【題目】如圖甲所示,勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里,磁場寬度為3L,正方形金屬框邊長為L,每邊電阻均為R/4,金屬框以速度v勻速直線穿過磁場區(qū)域,其平面始終保持與磁感線方向垂直.當(dāng)金屬框dc邊到達(dá)磁場左邊緣時(shí),勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按如圖乙所示的規(guī)律變化.
(1)求金屬框在進(jìn)入磁場階段dc邊兩端的電勢差;
(2)在圖丙i-t坐標(biāo)平面上畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中,金屬框內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化圖線(取逆時(shí)針方向?yàn)殡娏髡较颍?/span>
(3)求金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中dc邊克服安培力做的功W
【答案】(1) (2)圖見解析;(3)
【解析】
(1)根據(jù)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式求出電動勢的大小,結(jié)合閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流的大小,從而求出dc兩端的電勢差.
(2)結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式以及法拉第電磁感應(yīng)定律求出每段過程中的感應(yīng)電動勢的大小,從而求出感應(yīng)電流的大小,通過楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向,從而作出i-t圖線.
(3)先求出cd邊進(jìn)入磁場時(shí)克服安培力所做的功,再根據(jù)安培力的大小求出線框全部進(jìn)入磁場時(shí)克服安培力做功功率的表達(dá)式,根據(jù)W=t求出該過程中克服安培力做功的大小,從而得出整個(gè)過程克服安培力做功的大小.
(1)金屬框進(jìn)入磁場階段產(chǎn)生的電動勢為:E1=B0Lv.
產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流為:.
此時(shí)金屬框上dc邊兩端的電勢差為: .
(2)金屬框在磁場中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流為:.
金屬框離開磁場階段產(chǎn)生的順時(shí)針方向的感應(yīng)電流為:I3=.金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的i-t圖線如圖所示.
(3)線圈進(jìn)入磁場時(shí),cd邊克服安培力做的功:.
線圈在磁場內(nèi)運(yùn)動時(shí),cd邊克服安培力做功的功率為:,其中
.
此過程克服安培力做的功為:.
則有:W=W1+W2=
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【題目】如圖所示,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷,關(guān)于原點(diǎn)O對稱放置,下列能正確描述其位于x軸上的電場或電勢分布隨位置x變化規(guī)律正確的是( )
A. B.
C. D.
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【題目】如圖所示,電源的電動勢E和內(nèi)阻r不變,將滑動變阻器R的滑片P向右移動的過程中,下列說法正確的是
A. 電壓表的示數(shù)變小
B. 電流表的示數(shù)變大
C. 電源的輸出功率一定增大
D. 電源的效率一定減小
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【題目】如圖所示,輕質(zhì)彈簧下端固定在傾角為的粗糙斜面底端的擋板C上,另一端自然伸長到A點(diǎn),質(zhì)量為m的物塊從斜面上B點(diǎn)由靜止開始滑下,與彈簧發(fā)生相互作用,最終停在斜面上某點(diǎn),斜面始終靜止.下列說法正確的是
A.物塊第一次滑到A點(diǎn)時(shí)速度最大
B.物塊停止時(shí)彈簧一定處于壓縮狀態(tài)
C.在物塊滑到最低點(diǎn)的過程中,物塊減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化成彈簧的彈性勢能
D.在物塊的整個(gè)運(yùn)動過程中,克服彈簧彈力做的功等于重力和摩擦力做功之和
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【題目】如圖所示,電阻不計(jì)的閉合導(dǎo)線框abcd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T的勻強(qiáng)磁場中,線框匝數(shù)為50匝,面積S為0.5m2。線框繞垂直于磁場方向的軸以角速度
勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器相連,變壓器副線圈接入一只額定電壓為250V的燈泡,燈泡恰正常發(fā)光。求:
(1)線框轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值;
(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比;
(3) 已知交流電流表示數(shù)為0.1A,則線框從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中外力對線框做的功.
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【題目】如圖所示,平行板電容器的兩極板A、B接在電池的兩極,一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部,閉合開關(guān)S,給電容器充電,穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角為θ,則( )
A. 若保持開關(guān)S閉合,A極板向B極板靠近,則θ減小
B. 若保持開關(guān)S閉合,A極板向B極板靠近,則θ不變
C. 若開關(guān)S斷開,A極板向B極板靠近,則θ不變
D. 若開關(guān)S斷開,A極板向B極板靠近,則θ增大
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【題目】關(guān)于電源的以下說法正確的是( 。
A. 電源是一種存儲電荷的裝置
B. 干電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)都是電源
C. 電動勢的單位與電流的單位相同
D. 電源的電動勢大于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓
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【題目】牛頓說:“我們必須普遍地承認(rèn),一切物體,不論是什么,都被賦予了相互引力的原理”。任何兩個(gè)物體間存在的相互作用的引力,都可以用萬有引力定律計(jì)算,而且任何兩個(gè)物體之間都存在引力勢能,若規(guī)定物體處于無窮遠(yuǎn)處時(shí)的勢能為零,則二者之間引力勢能的大小為
,其中m1、m2為兩個(gè)物體的質(zhì)量, r為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離(對于質(zhì)量分布均勻的球體,指的是兩個(gè)球心之間的距離),G為引力常量。設(shè)有一個(gè)質(zhì)量分布均勻的星球,質(zhì)量為M,半徑為R。
(1)該星球的第一宇宙速度是多少?
(2)為了描述電場的強(qiáng)弱,引入了電場強(qiáng)度的概念,請寫出電場強(qiáng)度的定義式。類比電場強(qiáng)度的定義,請?jiān)谝鲋薪ⅰ耙鰪?qiáng)度”的概念,并計(jì)算該星球表面處的引力場強(qiáng)度是多大?
(3)該星球的第二宇宙速度是多少?
(4)如圖所示是一個(gè)均勻帶電實(shí)心球的剖面圖,其總電荷量為+Q(該帶電實(shí)心球可看作電荷集中在球心處的點(diǎn)電荷),半徑為R,P為球外一點(diǎn),與球心間的距離為r,靜電力常量為k,F(xiàn)將一個(gè)點(diǎn)電荷-q(該點(diǎn)電荷對實(shí)心球周圍電場的影響可以忽略)從球面附近移動到p點(diǎn),請參考引力勢能的概念,求電場力所做的功。
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【題目】如圖甲所示,兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為1 m,總電阻為1 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,F(xiàn)使導(dǎo)線框水平向右運(yùn)動,cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場,c、d兩點(diǎn)間電勢差隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示。下列說法正確的是
A. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里
B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為4 T
C. 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場和離開磁場時(shí)的速度大小之比為3 : 1
D. 0~3 s的過程中導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱為48 J
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