- 电磁感应
- 共893题
13.如图所示,ab、cd为平行无限长直导轨,导轨间距为L,导轨与水平面存在倾角,导轨ef以上部分光滑,ef以下部分粗糙,ac之间连有阻值为R的定值电阻,ef以下区域存在垂直斜面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,现有一阻值为r的金属杆水平放置在导轨光滑段上,金属杆与ef高度差为h,将金属杆从上述位置静止释放,已知金属杆与导轨粗糙部分之间的滑动摩擦因数
,不计导轨电阻,结合以上信息回答下列问题:
(1)金属杆进入粗糙部分导轨瞬间的加速度为多少?
(2)写给出速度与位移的函数关系式,令ef所在位置为初始位置,取沿斜面向下为正方向。
(3)金属杆在进入导轨粗糙部分后经过位移为,求
可能的数值。
正确答案
见解析。
解析
(1)由动能定理得到
①
受力分析结合牛顿定律得到
②
由电磁感应定律以及安培力公式得到
③
④
已知 ⑤
由①—⑤得到
(2)由②⑤两式得到
⑥
结合③④⑥得到
⑦
又因为 ⑧
⑨
由⑦⑧ ⑨三式得到
⑩
令,显然k为常量,故速度随位移均匀变化
又因为在x=0处,⑪
结合数学知识可知
在位移为x处
⑫
由⑩⑪⑫得
⑬
(3)当 时,金属杆运动至最远处
解得
⑭
L的可能取值为
知识点
水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,如图所示,在导轨上放着金属棒ab,开始时ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和粗糙两种情况比较,这个过程( )
正确答案
解析
略
知识点
有一类物理量的大小等于另一类物理量随时间的变化率或与该变化率成正比,下列物理量的组合中能满足这一关系的是( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道,固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直竖直轨道平面。竖直轨道上部套有一金属条bc,bc的电阻为R,质量为2m,可以在轨道上无摩擦滑动,开始时被卡环(图中未画出卡环)卡在竖直轨道上处于静止状态。在bc的正上方高H处,自由落下一质量为m的绝缘物体,物体落到金属条上之前的瞬问,卡环立即释放,两者粘在一起加速下落。设金属条与导轨的摩擦和接触电阻均忽略不计,竖直轨道足够长。
求:
(1)金属条开始下落时的初速度的大小;
(2)金属条在加速下落过程中,加速度a = 时,金属条中电流强度I的大小;
(3)金属条下落h时,恰好达到最大速度,求在这一过程中感应电流产生的热量。
正确答案
见解析。
解析
(1)由,物块m自由下落与金属条碰撞的速度为
设物体m落到金属条2m上,金属条立即与物体有相同的速度v开始下落,
由m和2m组成的系统相碰过程动量守恒
则
(2)当金属条和物体的加速度达到时,有:
,
则: I=3mg/2BL
(3)金属条和物体一起下滑过程中受安培力和重力,随速度变化,安培力也变化, 做变加速度运动,最终所受重力和安培力相等,加速度也为零,物体将以速度做匀速运动,则有:
;
金属条的最终速度为:
下落h的过程中,设金属条克服安培力做功为WA,由动能定理:
;
感应电流产生的热量:Q=WA
得:Q=3mg(h+H/9)-27m3g2R2/2B4L4 ;
知识点
如图所示,在地面上方等间距分布着足够多的、水平方向的条形匀强磁场,每一条形磁场区域的宽度及相邻区域的间距均为d。现有一边长为l(l<d)的正方形线框在离地高h处以水平初速度v0从左侧磁场边缘进入磁场,运动中线框平面始终竖直,最终落在地面上,不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
略
知识点
1.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图,在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内,当拨动金属弦后,螺线管内就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若由于金属弦的振动,螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示,则对应感应电流的变化为( )
正确答案
解析
略
知识点
32.电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m,两导轨间距L=0.75m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r=0.5Ω,质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J.(取g=10m/s2)求:
(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安;
(2)金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a;
(3)为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下:“由动能定理,,……”由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答。
正确答案
见解析。
解析
(1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热,由于,因此
∴
(2)金属棒下滑时受重力和安培力
由牛顿第二定律
∴
(3)此解法正确。
金属棒下滑时舞重力和安培力作用,其运动满足
上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正确。
∴
知识点
13.如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a
正确答案
解析
略。
知识点
21.如图7所示,倾角为θ的粗糙斜面上静止放置着一个质量为m的闭合正方形线框abcd,它与斜面间动摩擦因数为μ.线框边长为l,电阻为R.ab边紧靠宽度也为l的匀强磁场的下边界,磁感应强度为B,方向垂直于斜面向上.将线框用细线沿斜面通过光滑定滑轮与重物相连,重物的质量为M,如果将线框和重物由静止释放,线框刚要穿出磁场时恰好匀速运动.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度转动,从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时,则在t=/时( )
正确答案
解析
略
知识点
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