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题型:简答题
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简答题

如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l =0.2m,在导轨的一端接有阻值为R = 0.5Ω的电阻,在X ≥ 0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B = 0.5T。一质量为m = 0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v0=2m/s的初速度进人磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力 F的共同作用下作匀变速直线运动,加速度大小为a = 2m/s2,方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好,求:

(1)电流为零时金属杆所处的位置;

(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力 F的大小和方向;

(3)保持其他条件不变,而初速度v0取不同值,求开始时F方向与初速度v0取值关系

正确答案

(1)感应电动势E= B l v,      (1分) 

感应电流 I=E/R   (1分)     I = 0时,v = 0  (1分)  

此时,=1(m)         (2分)

(2)初始时刻,金属直杆切割磁感线速度最大,产生的感应电动势和感应电流最大       (1分)

当感应电流为最大值的一半时,  (1分)

安培力= 0.02 N   (2分)

向右运动时:F + f = m a  F = m a - f = 0.18 N,方向与x轴正方向相反(2分)

向左运动时:F - f = m a  F = m a + f = 0.22 N,方向与x轴正方向相反(2分)

(3)开始时 v = v0 , 

F + f = m a  F = m a - f =      (4分)

 ∴当v0 <  = 10 m/s 时,F >0,方向与x轴正方向相反 (2分)

    当v0 >  = 10 m/s 时,F <0,方向与x轴正方向相同 (2分)

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题型:简答题
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简答题

如图12-16所示,横截面为矩形的管道中,充满了水银,管道的上下两壁为绝缘板,前后两壁为导体板(图中斜线部分),两导体板被一导线cd短路。管道的高度为a,宽度为b,长度为L。当加在管道两端截面上的压强差为P,水银沿管道方向自左向右流动时,作用在这段水银上的粘滞阻力f与速度成正比,即:f=kv.

(1)水银的稳定流速v1为多大?

(2)将管道置于一匀强磁场中,磁场与绝缘壁垂直,磁感应强度为B,方向向上,此时水银的稳定流速v2又是多大?(已知水银的电阻率为ρ,磁场只存在于管道所在的区域,不考虑管道两端之外水银对电路的影响。)

正确答案

v1=Pab/k,

解:(1)Pab=Kv1,v1="Pab/k      "

(2)感应电动势,(2分)电阻

由欧姆定律可得

由平衡条件可得:Pab=BIb+kv2, (3分)所以

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在两条平行光滑导轨上,垂直放着导体杆ab,导轨和杆的电阻忽略不计,匀强磁场方向与导轨平面垂直,导轨左侧接有如图示电路,已知电阻=5.0Ω,=6.0Ω,电压表量程为0—10V,电流表量程为0—3A,其内阻对电路影响不计。现将变阻器电阻调为30Ω,同时ab杆受F=4.0N的水平拉力沿导轨向右做匀速直线运动,这时两表中恰有一表满量程,另一表可安全使用,求ab杆速度的大小?

正确答案

10m/s

此时,若电流表为满量程3A,则R两端电压为15V,超过电压表量程。若电压表为满量程10V,电流表读数为2A,电流表可安全使用,故为后者。又因为ab杆受4N拉力做匀速直线运动,且感应电流为2A,所以

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题型:填空题
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填空题

如图所示,磁流体发电机的通道是一长为L的矩形管道,其中按图示方向通过速度为v等离子体,通道中左、右两侧壁是导电的,其高为h,相距为a,而通道的上下壁是绝缘的,所加匀强磁场的大小为B,与通道的上下壁垂直.不计摩擦及粒子间的碰撞,则______导电壁电势高(填“左”或“右”),两导电壁间的电压为______.

正确答案

根据左手定则,电荷运动的方向向里,正电荷受到的洛伦兹力的方向向右,负电荷受到的洛伦兹力的方向向左,所以右端的电势高.

当粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,两端的电势差得到最大.根据平衡有:qvB=q,所以两导电壁间的电压:E=Bav

故答案为:右,Bav

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题型:简答题
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简答题

如图,电阻不计的光滑U形导轨水平放置,导轨间距d=0.5m,导轨一端接有的电阻。有一质量、电阻的金属棒ab与导轨垂直放置。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T。现用水平力垂直拉动金属棒ab,使它以的速度向右做匀速运动。设导轨足够长。

(1)求金属棒ab两端的电压;

(2)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,求电阻R产生的热量。

正确答案

(1)  0.8V     (2)4.0J

(1)根据法拉第电磁感应定律        (2分)

根据欧姆定律                                          (2分)

                                (1分)

(2)由能量守恒,电路中产生的热量                   (2分)

因为串联电路电流处处相等,所以              (2分)

代入数据求出                      (1分)

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题型:简答题
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简答题

有一足够长的平行金属导轨,电阻不计,导轨光滑,间距l=2m,导轨沿与水平方向成θ=度倾斜放置,在底部连接有一个阻值为R=3Ω的电阻.现将一个长为2m,质量m=0.2kg,电阻r=2Ω的金属棒自轨道顶部沿轨道自由滑下,经过一段距离后进入一垂直轨道平面的匀强磁场中,如图所示.磁场上部有边界,下部无边界,磁感强度B=0.5T.金属棒进入磁场后又运动了=30m后开始做匀速直线运动,在做匀速直线运动之前这段时间内,电阻R上产生了Q=36J的热量,取g=10m/.求:

(1)金属棒进入磁场后速度v=15m/s时的加速度a的大小及方向

(2)磁场的上部边界距导轨顶部的距离s.

 

正确答案

(1)10m/s2方向:沿斜面向上

(2)32.5m

(1)-mgsinθ=ma,

  ∴            =10m/s2方向:沿斜面向上

  (2)匀速运动速度为,有:

  又R上产生Q=36J,则ab上产生=24J,

  ∴          =Q+=60J

  由A→D能量守恒得:

              

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中,水平放置两根光滑的平行金属导轨,导轨间距为0.6m,导轨间接有电阻R=2.5Ω,有一导体棒AB在导轨上以10m/s的速度向右匀速滑动,

(1)导体棒AB两端电压.

(2)导体棒AB受到的安培力大小.

(3)电阻R消耗的电功率 .

正确答案

(1)1.0V (2)0.048N (3)0.4W

试题分析:AB切割磁感线相当于电源,其等效电路的电动势

(1)流过AB的电流  

AB两端的电压   

(2)导体AB受到的安培力   

(3)电阻R1消耗的功率 

点评:中等难度。本题可以把切割磁感线的导体看成一节电池,用闭合电路欧姆定律来解决问题。

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简答题

(11分)如图所示,有一区域足够大的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向与水平放置的导轨垂直。导轨宽度为L,右端接有电阻RMN是一根质量为m的金属棒,金属棒与导轨垂直放置,且接触良好,金属棒与导轨电阻均不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,现给金属棒一水平初速度v0,使它沿导轨向左运动。已知金属棒停止运动时位移为s。求:

(1)金属棒速度为v时的加速度为多大?

(2)金属棒运动过程中通过电阻R的电量q

(3)金属棒运动过程中回路产生的焦耳热Q

正确答案

(1)

(2)

(3)

(1)金属棒速度为v时感应电动势E=BLv  (1分)

感应电流为  (1分)

金属棒所受安培力  (1分)

金属棒在摩擦力和安培力的作用下做减速运动,由牛顿第二定律得  (2分)

解得  (1分)

(2)整个运动过程中通过电阻R的电量为

   (2分)

(3)根据能量守恒定律得,回路产生的焦耳热为(3分)

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题型:填空题
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填空题

一个矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴从中性面开始匀速转动,在T/12(T为周期)时产生的感应电动势为6V,则感应电动势的有效值为______V。

正确答案

由表达式,代入数值得,则感应电动势的有效值为V。

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简答题

(本题9分)如图所示,在一磁感应强度B的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距L平行金属导轨(导轨的电阻不计)。在两根导轨的左端连接一阻值R的电阻,导轨上有一根长为L,电阻为r的金属棒AB与导轨正交放置。不计金属棒与导轨间的摩擦力,当金属棒以速度v向右做匀速运动时,求

(1)金属棒AB切割磁感线运动产生的感应电动势E和金属棒AB中电流的方向?

(2)电阻R两端的电压U?

(3)使金属棒做匀速运动的水平向右的外力F多大?

正确答案

(1)B到A (2)   (3)  

试题分析:(1)金属棒AB做切割磁感线运动,有         (2分)

由右手定则可知,金属棒中电流方向由B到A 。             (1分)

(2)由闭合电路的欧姆定律得              (1分)

电阻R两端的电压          (1分) 解得                 (1分)

(3)金属棒在磁场中做匀速运动,所以

          (1分)又由于     (1分)

解得                   (1分)

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