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如图光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为3m的重物,另一端系一质量...

如图光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为3m的重物,另一端系一质量为m、电阻为r的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计,磁感应强度为B0的匀强磁场与导轨平面垂直,开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,(忽略所有摩擦,重力加速度为g),求:

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(1)电阻R中的感应电流方向;

(2)重物匀速下降的速度v;

(3)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的焦耳热QR

(4)若将重物下降h时的时刻记作t=0,速度记为v0,从此时刻起,磁感应强度逐渐减小,若此后金属杆中恰好不产生感应电流,则磁感应强度B怎样随时间t变化(写出B与t的关系式).

 

(1)电阻R中的感应电流方向为:Q→R→F; (2)重物匀速下降的速度为; (3)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的焦耳热为﹣; (4)磁感应强度B随时间t的变化关系为Bt=.   【解析】【解析】 (1)释放重物后,金属杆向上运动,由右手定则可知,电阻R中的感应电流方向为Q→R→F; (2)重物匀速下降时,金属棒匀速上升,处于平衡状态, 对金属棒,由平衡条件得:T=mg+F, 金属棒受到的安培力:F=B0IL=, 对重物,由平衡条件得:T=3mg, 解得:v=; (3)设电路中产生的总焦耳热为Q, 由能量守恒定律得:3mgh﹣mgh=•(3m)v2+mv2+Q, 电阻R中产生的焦耳热:QR=Q, 解得:QR=﹣; (4)金属杆中恰好不产生感应电流,金属杆不受安培力,将作匀加速运动,加速度设为a. 则 3mg﹣mg=4ma,a=0.5g 即磁通量不变:Φ0=Φt, hLB0=(h+h2)LBt, h2=v0t+, 解得,磁感应强度B怎样随时间t变化关系:Bt=; 答: (1)电阻R中的感应电流方向为:Q→R→F; (2)重物匀速下降的速度为; (3)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的焦耳热为﹣; (4)磁感应强度B随时间t的变化关系为Bt=. 【点评】本题分别从力和能量两个角度研究电磁感应现象,关键是计算安培力和分析能量如何变化,以及把握没有感应电流产生的条件.  
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考点分析:
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如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求

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(1)电场强度E的大小和方向;

(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;

(3)A点到x轴的高度h.

 

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水平放置的两根平行金属导轨ad和bc,导轨两端a、b和c、d两点分别连接电阻R1和R2,组成矩形线框,如图所示,ad和bc相距L=0.5m,放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B=1T,一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以4m/s的速度,向右匀速运动,如果电阻R1=0.3Ω,R2=0.6Ω,导轨ad和bc的电阻不计,导体与导轨接触良好.求:

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(1)导体棒PQ中产生的感应电流的大小;

(2)导体棒PQ上感应电流的方向;

(3)导体棒PQ向右匀速滑动的过程中,外力做功的功率.

 

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磁强计的原理如图所示,电路中有一段金属导体,它的横截面积的边长等于a的正方形,放在沿x正方向的匀强磁场中,导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流,已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电量为e,金属导体导电过程中,自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动,测出导体上下两侧面间的电势差为U.求:

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(1)导体上、下侧面哪个电势较高?

(2)磁场的磁感应强度是多大?

 

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某同学要测量一电池的电动势和内阻,实验器材有一个电阻箱、一个开关、导线若干和一个自行设计的多用电表.该多用电表的内部结构原理如图1所示,其电流表的量程分别为100mA和1A.

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(1)该同学先将选择开关S接“5”,用这个多用电表粗测电池的电动势,则他应该用B表笔连接电池的      极(填“正”或“负”).

(2)接下来该同学使用多用电表的电流档(内阻不计),采用如图2所示的电路进行实验,并得到了表格中数据:

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根据表格中数据可知,该同学实验时,多用电表的档位选择开关应接      (填“1”或“2”)

(3)根据表中提供的实验数据,若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作      图象.

A.I﹣R  B.满分5 manfen5.com﹣R  C.I﹣满分5 manfen5.com  D.满分5 manfen5.com

(4)根据这些实验数据,在图3坐标纸上做出适当的图线,由做出的图线可知,该电池的电动势是      V,内电阻为      Ω.

 

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在“描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中,需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,除开关、导线外,还有如下器材:

A.小灯泡“6V 3W”,B.直流电源6~8V

C.电流表(量程3A,内阻约0.2Ω)

D.电流表(量程0.6A,内阻约1Ω)

E.电压表(量程6V,内阻约20kΩ)

F.电压表(量程20V,内阻约60kΩ)

G.滑动变阻器(0~20Ω、2A )

H.滑动变阻器(1kΩ、0.5A)

(1)实验所用到的电流表应选      ,电压表应选      ,滑动变阻器应选      .(填字母代号)

(2)在虚线框内画出最合理的实验原理图.

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