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(12分)如图所示,P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,间距为L1,处在...

(12分)如图所示,P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,间距为L1,处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中,一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动.质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内,两顶点a、b通过细导线与导轨相连,磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里,金属框恰好处于静止状态,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力.

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(1)通过ab边的电流Iab是多大?  

 (2)导体杆ef的运动速度v是多大?

 

(1)  (2) 【解析】(1)设通过正方形金属框的总电流为I,ab边的电流为Iab,dc边的电流为Idc,有Iab=I① Idc=I②      金属框受重力和安培力,处于静止状态,有 mg=B2IabL2+B2IdcL2③        由①~③,解得Iab=④ (2)由(1)可得I=⑤    设导体杆切割磁感线产生的电动势为E,有 E=B1L1v⑥设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R,则R=r⑦ 根据闭合电路欧姆定律,有I=⑧  由⑤~⑧,解得v=⑨ 本题考查法拉第电磁感应定律与牛顿运动定律的结合,当导线框静止不动时受力平衡,受到竖直向上的两个安培力的作用,由受力平衡及安培力F=BIl可求得线框电流大小,再由E=BLv可求得导体棒速度
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考点分析:
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(10分)在距某村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9kW,输出电压为500V,输电线的总电阻为10Ω,允许线路损耗的功率为发电机输出功率的4%,求:

(1)村民和村办小企业需要220V电压时,所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?(不计变压器的损耗)

(2)若不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率是多少?

 

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(10分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m、导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻,匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.

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(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小.

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小.

(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

 

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如图所示宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流I通过金属板时,在金属板上侧面A和下侧面A’ 间产生电势差,这种现象叫霍尔效应.若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差U=______________.

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如右图所示,N匝的矩形线圈abcd,面积为S,放在磁感应强度B的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直磁感线且通过线圈中线的OO′以n转/秒的转速匀速转动,线圈电阻r,外电路电阻R,t=0时,线圈平面与磁感应线平行,ab边正好转出纸外、cd边转入纸里.

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(1) 在图中标出t=0时感应电流的方向_____  __;(填abcda或adcba)

(2) 写出线圈感应电动势的瞬时值表达式_____ ___;

(3) 从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是__ ______;

(4) 线圈转一圈外力做功____   ____ 。

 

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将普通热敏电阻、数字电流表、电源按图连接;将烧杯装入2/3的水,用铁架台固定在加热器上.闭合开关S,当热敏电阻未放入水中时,电流表示数为I1,放入温水中时电流表示数为I2.热敏电阻放在热水中,若示数为I3,则I1________I2________I3(填“>”“=”或“<” ).

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