(12分)如图12所示.空间有一宽为2L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外.abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框,总电阻值为R。线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域。在运动过程中,线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。设线框刚进入磁场的位置x=0,x轴沿水平方向向右。求:
(1)cd边刚进入磁场时,ab两端的电势差,并指明哪端电势高;
(2)线框穿过磁场的过程中,线框中产生的焦耳热;
(3)在答题卷上的图中,画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象。其中U0 = BLv。
(10分)发电机转子是匝数n=100,边长L=20cm的正方形线圈,其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad/s)的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω,外电路电阻R=99Ω.试求:
(1)交变电流瞬时值表达式;
(2)外电阻上消耗的功率 (π2=10);
(3)从计时开始,线圈转过过程中,通过外电阻的电荷量是多少?
(9分)有一弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐运动,已知B、C之间的距离为20cm,振子在2s内完成了10次全振动,若从振子经过平衡位置时开始计时,经过四分之一周期振子有正向的最大加速度。
(1)写出振子的振幅和周期;
(2)作出该振子的位移—时间图象;
(3)写出振子的振动方程。
(每小题3分,共9分)在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中:
(1)某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验,各组实验的测量数据如下,若要计算当地的重力加速度,应选用第 组实验数据
组 别 |
摆球材料 |
摆长L/m |
最大摆角 |
全振动次数N |
A |
铜 |
0.40 |
150 |
20 |
B |
铁 |
1.00 |
50 |
50 |
C |
铝 |
0.40 |
150 |
10 |
D |
木 |
1.00 |
50 |
50 |
(2)甲同学准确无误地完成实验,作出了T2—L图象为OM,乙同学也进行了与甲同学同样的实验,但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径,则该同学作出的T2—L图象为图中的
A.虚线①,不平行实线OM B.虚线②,平行实线OM
C.虚线③,平行实线OM D.虚线④,不平行实线OM
(3)在利用本实验测重力加速度过程中,若测得的g 值偏小,则可能的原因是以下各项中的 。
A.将振动次数N误记为(N+1); B.由于阻力使振幅逐渐变小
C.单摆小球振动时,形成了圆锥摆; D.未加小球半径,而将摆线长作为摆长
Π型光滑金属导轨对水平地面倾斜固定,空间有垂直于导轨平面的磁场,将一根质量为m的金属杆ab垂直于导轨放置,如图9,金属杆ab从高度h1处释放后,到达高度为h2的位置(如图中虚线所示),其速度为v,在此过程中,设重力G和磁场力F对杆ab做的功分别为WG和WF,回路中产生的焦耳热为Q,那么以下关系式中正确的是
A.mv2 > mgh1一mgh2+WF B.mv2=WG+WF
C.mv2 + Q = WG +WF D.mv2 +Q = WG
用铝板制成如图8形状的框架,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方,让整个装置在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动,若悬线拉力为T,则
A.悬线竖直,T=mg B.悬线竖直,T<mg
C.适当选择υ的大小,可使T=0 D.因条件不足,T与mg的大小关系无法确定