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如图所示,宽度L=0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内,并处在磁感应强...

如图所示,宽度L=0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4 T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布。将质量m=0.1 kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并与框架接触良好。以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标。金属棒从x0=1 m处以v0=2 m/s的初速度,沿x轴负方向做a=2 m/s2的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

求:(1)金属棒ab运动0.5 m,框架产生的焦耳热Q

(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置坐标x变化的函数关系?

(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电荷量q,某同学解法为:先算出经过0.4 s金属棒的运动距离x,以及0.4 s时回路内的电阻R,然后代入q==求解。指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。

 

(1) 0.1 J(2) 0.4.(3) 0.4 C 【解析】 (1)金属棒仅受安培力作用,其大小 F=ma=0.1×2=0.2 N 金属棒运动0.5 m,框架中产生的焦耳热等于克服安培力做的功 所以Q=Fx=0.2×0.5=0.1 J.              (4分) (2)金属棒所受安培力为 F=BIL I== 所以F=v=ma 由于棒做匀减速直线运动v= 所以R==0.4.             (6分) (3)错误之处是把0.4 s时回路内的电阻R代入q=进行计算. 正确的解法是q=It 因为F=BIL=ma 所以q=t=×0.4=0.4 C.    (4分)
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考点分析:
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如图所示,宽度为L=0.20 m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上,导轨的一端连接阻值为R=0.9Ω的电阻。在cd右侧空间存在垂直桌面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.50 T。一根质量为m=10 g,电阻r=0.1Ω的导体棒ab垂直放在导轨上并与导轨接触良好。现用一平行于导轨的轻质细线将导体棒ab与一钩码相连,将钩码从图示位置由静止释放。当导体棒ab到达cd时,钩码距地面的高度为h=0.3 m。已知导体棒ab进入磁场时恰做v=10 m/s的匀速直线运动,导轨电阻可忽略不计,取g=10 m/s2

说明: 6ec8aac122bd4f6e

求:(1)导体棒ab在磁场中匀速运动时,闭合回路中产生的感应电流的大小?

(2)挂在细线上的钩码的质量?

(3)求导体棒ab在磁场中运动的整个过程中电阻R上产生的热量?

 

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如下图所示,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为l,导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向下,磁感应强度大小为B。对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力,使杆从静止开始运动,已知杆到达磁场区域时速度为v,之后进入磁场恰好做匀速运动。不计导轨的电阻,假定导轨与杆之间存在恒定的阻力。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

求:(1)导轨对杆ab的阻力大小Ff

(2)杆ab中通过的电流及其方向?

(3)导轨左端所接电阻R的阻值?

 

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如右图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直。线圈匝数n=35,电阻r=1 Ω,长l1=0.05 m,宽l2=0.04 m,磁场的磁感应强度B=0.2 T,线圈转动的角速度ω=100 rad/s,线圈两端外接电阻R=9 Ω的用电器和一个交流电流表。

求:(1)线圈中产生的最大感应电动势?

(2) 当t=0时线圈平面与磁场垂直,写出感应电动势瞬时值的表达式?

(3) 电流表的读数和用电器R上消耗的电功率?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图甲所示。有一变化的磁场垂直于纸面,规定向里为正,变化规律如图乙所示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止微粒,则以下说法正确的是(   )

说明: 6ec8aac122bd4f6eA.第2秒内上极板为正极

B.第3秒内上极板为负极

C.第2秒末微粒回到了原来位置

D.第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2说明: 6ec8aac122bd4f6e 

 

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如右图所示,在光滑水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个边长为a,质量为m,电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向,以速度v从图示位置向右运动,当线框中心线AB运动到与PQ重合时,线框的速度为v/2,则(  )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.此时线框中的电功率为4B2a2v2/R

B.此时线框的加速度为4B2a2v/(mR)

C.此过程通过线框截面的电荷量为Ba2/R

D.此过程回路产生的电能为0.75mv2

 

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