- 电磁感应现象的两类情况
- 共2344题
如图所示,磁感应强度大小B=0.15T,方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径为R=0.10m的圆形区域内,圆的左端跟
轴相切于直角出标系的原点
,右端边界MN相切于
轴的A点。MN右侧有方向平行于
轴负方向的匀强电场。置于原点
的粒子源,可沿
轴正方向射出速度
的带正电的粒子流,荷质比
,粒子重力不计。右侧场强大小
。现以过
点并垂直于纸面的直线为轴,将圆形磁场区域按逆时针方向缓慢旋转90°。
(1)带电粒子在磁场中的运动半径
;
(2)此过程中粒子经过磁场后,途经MN进入电场,求:粒子经过MN时离A点最远的
位置B到A点的距离
;
(3)通过B点的粒子进入电场后,再次经过MN时距B点的距离
为多大?
正确答案
(1)0.2m (2)0.15m (3)0.39m
(1)由洛伦兹力等于向心力,设粒子做圆周运动的半径为;
即:
得
(2)当圆形磁场逆时针旋转到直径
与
轴方向夹角为
时,粒子经过
上
点时离
最远,如图所示,
由图知:
设
到
的距离为
;
得
(3)粒子经过
点时速度与
夹角
,则:
粒子经
点时速度的水平分量和竖直分量分别为:
粒子进入电场后做类抛体运动,设再次经过
时的位置为
,经历的时间为
(10分)如图所示,水平放置的两平行金属导轨相距L=0.50 m,左端接一电阻R=0.20 Ω,磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下,长也为0.50 m的导体棒ac垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.当ac棒以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:
(1)ac棒中感应电动势的大小;
(2)回路中感应电流的大小;
(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小和方向.
正确答案
(1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.80 N,方向水平向右
试题分析:(1)根据金属棒切割磁感线产生的感应电动势则
(2)根据闭合电路欧姆定律则
(3)由于ac棒匀速直线运动,说明其合外力为零即
根据右手定则可知,切割磁感线产生的感应电流为从c到a,根据左手定则知,安培力方向为向左,即外力方向为向右。
点评:此类题型考察了一种常见的题型,其解题顺序一般是先通过切割磁感线产生感应电流,通过左手定则判断安培力。
(8分)如图所示,平行导轨ab、cd所在平面与匀强磁场垂直,ac间连接电阻R,导体棒ef横跨直导轨间,长为L,电阻值为r,所在磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,导轨的表面光滑,其电阻可忽略,在ef棒以恒定速度v向右运动的过程中,求:
①电阻R中的电流大小和方向;
②伏特表的示数;
③所加外力的大小;
④电阻R的发热损耗的电功率。
正确答案
①大小:BLv/(R + r),方向:A经R到b
②示数:RBLv/(R + r)
③ B2L2v/(R + r)
④ P = R(BLv)2/(R + r)2
略
如图(甲)所示,一对足够长平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.5m,左侧接一阻值为R=1的电阻;有一金属棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的匀强磁场中。t=0时,用一外力F沿轨道方向拉金属棒,使棒以加速度a=0.2 m/s2做匀加速运动,外力F与时间t的关系如图(乙)所示。
(1)求金属棒的质量m
(2)求磁感强度B
(3)当力F达到某一值时,保持F不再变化,金属棒继续运动3秒钟,速度达到1.6m/s且不再变化,测得在这3秒内金属棒的位移s=4.7m,求这段时间内电阻R消耗的电能。
正确答案
由牛顿第二定律得:
(2)3分。 棒做匀加速运动,
所以,解得:
(3)9分。 F变为恒力后,金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动,经过3秒钟,速度达到最大,此后金属棒做匀速运动。
时,
,
将代入
,求出变加速运动的起始时间为:
该时刻金属棒的速度为:;
这段时间内电阻R消耗的电能:
略
如图所示,MN和PQ是竖直放置相距1m为的滑平行金属导轨(导轨足够长,电阻不计),其上方连有=9Ω的电阻和两块水平放置相距d=20cm的平行金属板A.C,金属板长1m,将整个装置放置在图示的匀强磁场区域,磁感强度B=1T,现使电阻
=1Ω的金属棒ab与导轨MN、PQ接触,并由静止释放,当其下落h=10m时恰能匀速运动(运动中ab棒始终保持水平状态,且与导轨接触良好).此时,将一质量
=0.45g,带电量q=1.0×
的微粒放置在A.C金属板的正中央,恰好静止.g=10m/
).求:
(1)微粒带何种电荷?ab棒的质量是多少?
(2)金属棒自静止释放到刚好匀速运动的过程中,电路中释放多少热量?
(3)若使微粒突然获得竖直向下的初速度,但运动过程中不能碰到金属板,对初速度
有何要求?该微粒发生大小为
的位移时,需多长时间?
正确答案
(1)0.1kg (2)5J (3) ·9π(n=0,1,2……)
(1)对微粒:
则I==1A ε=
=10(V) 对
(2)ε=BLVV=
/BL=10m/s ∴ΔQ=mgH-
=5(J)
(3)R=<0.1 得:
<
=0.02(m/s)
又: 即粒子经过
的时间
·9π (n=0,1,2……)
(1)设t=0时线圈的速度为零且正在斜面上某处,求此时线圈的加速度(此时运动阻力为零).
(2)求线圈能达到的最大速率.
正确答案
(1)(2)
(1)在t=0时,线圈内产生的感应电动势为 (2分)
线圈中电流大小为: (2分)
线圈所受安培力: (2分)
线圈的加速度: (2分)
(2)当线圈做匀速运动时速率最大,此时线圈内产生的感应电动势为:
(2分)
线圈中电流大小为: (2分)
线圈所受安培力: (2分)
线圈所受合力为0,有: (2分)
代入数据解得: (2分)
如图,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区,MN和是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直,现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,下图2是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度一时间图象,图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量,求:
(1)金属框的边长;
(2)磁场的磁感应强度;
(3)金属线框在整个下落过程中所产生的热量。
正确答案
(1)(2)
(3)
1)金属框进入磁场过程中做匀速直线运动,速度为v1,运动时间为t2-t1,所以金属框的边长
(2)在金属框进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力
(3)金属框进入磁场过程中产生热量Q1,出磁场时产生热量Q2
如图所示,匀强磁场磁感强度为B=2T,矩形单匝闭合线圈abcd绕垂直磁场方向的中心轴OO'以ω="200" rad/s角速度旋转,ab=10cm,bc=20cm,绕制线圈abcd的导线是某种粗细均匀合金电阻丝,其每米长电阻为10Ω.求:
(1)在图示位置ab两端电压是多少?
(2)旋转一周导线上产生的热量是多少?
正确答案
(1) 2.7V (2)0.17J
如图所示,平行导轨倾斜放置,倾角为θ=37°,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度为B=2.0T,质量m=1.0kg的金属棒ab垂直跨接在导轨上,ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.25,ab的电阻r=1,电阻
=R=18
、平行导轨的间距为L=0.5m,导轨的电阻不计,当ab在导轨上匀速下滑时速度多大?此时,ab所受重力的机械功率和ab输出的电功率各为若干?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/
)
正确答案
40m/s ; 144W
由ab匀速下滑时受合力零
如图所示,足够长的光滑U形导体框架的宽度L =" 0.5" m,电阻忽略不计,其所在平面与水平面成角,磁感应强度B
=" 0.8" T的匀强磁场方向垂直于导体框平面,一根质量m =" 0.2" kg,有效电阻R = 2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动,通过导体棒截面的电量共为Q =" 2" C。求:
(1)导体棒匀速运动的速度;
(2)导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中,导体棒的电阻消耗的电功。(sin 37°=" 0.6 " cos 37°=" 0.8 " g = 10m/s2)
正确答案
略
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