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如图甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的正方形金属框竖直放置在磁场中,磁场方...

如图甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的正方形金属框竖直放置在磁场中,磁场方向垂直方框平面,磁感应强度的大小随y的变化规律为B=B+ky,k为恒定常数,同一水平面上磁感应强度相同.现将方框从如图所示位置自由下落,重力加速度为g,不计空气阻力,设磁场区域足够大.
(1)判定方框中感应电流的方向;
(2)通过计算确定方框最终运动的状态;
(3)乙图为金属框中感应电动势E与y的关系图.请求出金属框下落H高度过程中产生的内能Q.

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(1)金属框下落过程中,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律判断感应电流方向. (2)线框在磁场中,做加速度逐渐减小的变加速运动,直至最后加速度为零,即做匀速运动.线框下落时,上、下两边都切割磁感线产生感应电动势,由E=BLv求出回路中总的感应电动势,由欧姆定律求出感应电流的大小,得到安培力的大小,由牛顿第二定律求出匀速运动时的速度. (3)由图象可得线框下落H高度时做匀速运动,线框的重力势能减小转化为线框的动能和内能,根据能量守恒定律求出金属框下落H高度过程中产生的内能Q. 【解析】 (1)由楞次定律得,线框中感应电流方向为逆时针. (2)线框在磁场中,做加速度逐渐减小的变加速运动,直至最后加速度为零,即做匀速运动.                                        设线框运动t时间后下落h高度,竖直方向速度为vy,切割产生的电动势   E=B下Lv-B上Lv                            I=                                   mg-(B下LI-B上LI)=ma 又  B下-B上=(B+ky下)-(B+ky上)=k(y下-y上)=kL 联立解得,a=g- 则知竖直方向先做加速度减小的变加速运动,最终匀速运动,当a=0时,速度最大,最大速度为vm= (3)由图象可得线框下落H高度时做匀速运动 由能量守恒定律得  Q=mgH-mvm2=mgH- 答: (1)方框中感应电流的方向为逆时针方向; (2)竖直方向先做加速度减小的变加速运动,最终匀速运动,最终的速度为; (3)金属框下落H高度过程中产生的内能Q是mgH-.
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考点分析:
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如图所示,位于竖直平面内的坐标系xoy,在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强为manfen5.com 满分网的匀强电场,并在y>h区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO作直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ=37°),并从原点O进入第一象限.已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,问:
(1)油滴的电性; 
(2)油滴在P点得到的初速度大小;
(3)油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标值.

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如图(甲)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(乙)所示.
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第2s末外力F 的瞬时功率.
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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)写出线圈中电流瞬时值的表达式;
(2)画出从计时起一个周期内电流随时间变化的i-t图.
(3)外电阻上消耗的功率;
(4)从计时开始,线圈转过manfen5.com 满分网过程中,通过外电阻的电荷量是多少?
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A.四只灯泡均能正常发光
B.电流表的示数为2A
C.电压表的示数为36V
D.变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz
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A.感应电流方向不变
B.CD段直线始终不受安培力
C.感应电动势最大值E=Bav
D.感应电动势平均值manfen5.com 满分网
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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