- 导体切割磁感线时的感应电动势
- 共4292题
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.现有一边长也为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
解:A、线框水平方向上进磁场和出磁场受安培力做减速运动,在竖直方向上线框上下两边所受的安培力抵消,合力等于重力,做自由落体运动.根据h=gt2,则线框的运动的时间为t=
,故A正确;
B、线框在水平方向做减速运动,若水平速度未减至零,高度增大,水平位移增大.若水平速度已减至零,高度增大,水平位移不变.故B错误;
C、线框进入和穿出条形磁场区域时,产生感应电动势,受到安培力,在水平方向做减速运动.因为线框在水平方向上做变减速运动,虽然v0的大小连续变化,下落时间不变,但落地点不是相应的连续变化.故C错误.
D、线框进入和穿出条形磁场区域时,才产生感应电动势,才受到安培力,出现安培力做功,从而产生焦耳热,由公式F=,得v0越大线框运动过程中安培力越大,因为距离一定,则线框克服安培力做功越多,产生的焦耳热一定越多.故D正确;
故选:AD
(2015秋•黄山期末)如图所示,两平行导轨间距L=0.1m,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接,倾斜部分与水平面的夹角θ=30°,垂直斜面方向向上的磁场磁感应强度B=0.5T,水平部分没有磁场.金属棒ab质量m=0.005kg、电阻r=0.02Ω,运动中与导轨始终接触良好,并且垂直于导轨.电阻R=0.08Ω,其余电阻不计.当金属棒从斜面上离地高h=1.0m以上的任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离x都是1.25m.取g=10m/s2,求:
(1)金属棒在斜面上的最大速度;
(2)金属棒与水平面间的动摩擦因数;
(3)从高度h=1.0m处滑下后电阻R上产生的热量.
正确答案
解:(1)金属棒在斜面上有最大运动速度,说明到达水平面之前已经开始匀速运动,设最大速度为,
感应电动势为:E=BLv,
感应电流为:I=,
安培力为:=
匀速运动时,沿斜面方向上受力有:=联立并代入数据解得:=1.0m/s
(2)在水平面上滑动时,滑动摩擦力为:=μ
金属棒在摩擦力作用下做匀减速运动,由牛顿第二定律有:=金属棒在水平面做匀减速运动,由运动学公式有:v2=2ax
联立并代入数据解得:μ=0.04
(3)下滑的过程中,由动能定理可得:mgh-W=mv2,
安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热,即为:=电阻上产生的热量:QR=Q,
代入数据解得:38J.
答:(1)棒在斜面上的最大速度为1m/s.
(2)水平面的滑动摩擦因数为0.04.
(3)从高度h=1.0m处滑下后电阻R上产生的热量为0.38J.
解析
解:(1)金属棒在斜面上有最大运动速度,说明到达水平面之前已经开始匀速运动,设最大速度为,
感应电动势为:E=BLv,
感应电流为:I=,
安培力为:=
匀速运动时,沿斜面方向上受力有:=联立并代入数据解得:=1.0m/s
(2)在水平面上滑动时,滑动摩擦力为:=μ
金属棒在摩擦力作用下做匀减速运动,由牛顿第二定律有:=金属棒在水平面做匀减速运动,由运动学公式有:v2=2ax
联立并代入数据解得:μ=0.04
(3)下滑的过程中,由动能定理可得:mgh-W=mv2,
安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热,即为:=电阻上产生的热量:QR=Q,
代入数据解得:38J.
答:(1)棒在斜面上的最大速度为1m/s.
(2)水平面的滑动摩擦因数为0.04.
(3)从高度h=1.0m处滑下后电阻R上产生的热量为0.38J.
如图所示,矩形平面导线框abcd位于竖直平面内,水平边ab长l1,竖直边bc长l2,线框质量为m,电阻为R.线框下方有一磁感应强度为B、方向与线框平面垂直的匀强磁场区域,该区域的上、下边界PP′和QQ′均与ab平行,两边界间的距离为H,H>l2.让线框从dc边距边界PP′的距离为h处自由下落,已知在dc边进人磁场后、ab边到达边界PP′前的某一时刻,线框的速度已达到这一阶段的最大值,重力加速度为g,则( )
正确答案
解析
解:A、根据动能定理得:mgh=,故当dc边刚进磁场时,线框速度为
.故A正确.
B、当dc边受的安培力F==mg时,线框速度达到最大,大小 v=
,其中L=L1,故B错误.
C、从ab边进入磁场到dc边到达QQ′边时,应用动能定理得:mg(H-L2)=,解得:V′=
,故C正确
D、从线框开始下落到dc边刚到达边界的QQ′过程中,由动能定理:mg(h+H)=,线框产生的焦耳热Q=
,D错误.
故选:AC
如图,在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑金属导轨ab与cd,阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连.金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动.整个装置放于匀强磁场中,磁场的方向竖直向上,磁感应强度的大小为B.滑杆与导轨电阻不计,滑杆的中点系一不可伸长的轻绳,绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后,与一质量为m的物块相连,拉滑杆的绳处于水平拉直状态.现若从静止开始释放物块,用I表示回路中的感应电流,g表示重力加速度,则在物块下落过程中物块的速度可能( )
正确答案
解析
解:从静止开始释放物块,物块和滑杆先做加速运动,后做匀速运动.
当物块和滑杆做加速运动时,物块的重力大于安培力,则有:
mg>,得:v<
,
又在此过程中,物块的重力势能转化为物块和滑杆的动能和电路的电能,则有
mgv>I2R,得 v> 当两者做匀速运动时,则有:
mg=,则v=
,
又由物块的重力势能转化为电能,则有:mgv=I2R,v=.故ABD正确,C错误.
故选ABD
如图所示,长度L=0.4m,电阻Rab=0.1Ω的导体ab沿光滑导线框向右做匀速运动,运动的速度v=5m/s.线框中接有R=0.4Ω的电阻.整个空间有磁感应强度B=0.1T的匀强磁场,磁场方向垂直于线框平面,其余电阻不计.电路abcd中相当于电源的部分是______;______相当于电源的正极,金属杆ab两端间的电压为______V,导体ab所受安培力的大小F=______N,电阻R上消耗的功率P=______W.
正确答案
ab
a
0.16
0.016
0.064
解析
解:电路abcd中ab棒切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源.由右手定则判断可知相当于电源的正极是a端.
感应电动势为:E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V
感应电流为:I==
A=0.4A
ab两端间的电压为外电压,为 U=IR=0.4×0.4V=0.16V
ab杆所受的安培力为:
FA=BIL=0.1×0.4×0.4N=0.016N
电阻R上消耗的功率 P=I2R=0.42×0.4W=0.064W
故答案为:ab,a,0.16,0.016,0.064
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