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如图所示,在绝缘光滑的水平面上,有一个质量为m、边长为L的正方形线框,用一垂直于...

如图所示,在绝缘光滑的水平面上,有一个质量为m、边长为L的正方形线框,用一垂直于ab 边的恒定外力将正方形线框以速率v1匀速拉进磁感应强度为B的有界匀强磁场区域,当正方形线框全部进入磁场后立即将外力撤去,线框最终能完全离开磁场,若测得cd边刚要离开磁场时速率为v2,已知磁场方向竖直向下,宽度为5L,正方形线框每条边的电阻均为R,求:
(1)恒定外力的大小;
(2)线框ab边刚进磁场到刚要出磁场时所用时间t和cd边刚要离开磁场时的电势差Ucd;
(3)整个过程中产生的焦耳热Q.

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(1)外力将线框匀速拉进匀强磁场区域,外力与安培力二力平衡.根据公式E1=Blv1、I1=、F安=BI1l求得安培力,即可由平衡条件求出外力的大小. (2)线框ab边刚进磁场时做匀速直线运动,撤去外力后完全进入磁场,没有感应电流产生,不受安培力,在未出磁场前仍是匀速运动,所以t=. cd边刚要离开磁场时,根据E2=Blv2、I2=求出感应电流,由欧姆定律求电势差Ucd. (3)根据功能关系求整个过程中产生的焦耳热Q. 【解析】 (1)线框ab边刚进入磁场时,E1=Blv1, 线框中感应电流  I1=, 安培力F安=BI1l, 线框进入磁场时做匀速运动,F外=F安. 联立以上各式得:外力F外= (2)线框ab边刚进磁场时做匀速直线运动,撤去外力后完全进入磁场,没有感应电流产生,不受安培力,在未出磁场前仍是匀速运动,则线框ab边刚进磁场到刚要出磁场时所用时间t=. cd边刚要离开磁场时,cd边产生的感应电动势 E2=Blv2、 此时回路中感应电流  I2=, 由欧姆定律得电势差Ucd=I2•3R=Blv2(因为d点电势低于c点电势) (3)进入磁场过程中产生的焦耳热等于克服安培力做功,即Q1=F安l= 穿出磁场过程中,产生的焦耳热为Q2=- 所以全过程产生的焦耳热为Q=Q1+Q2=+- 答: (1)恒定外力的大小是; (2)线框ab边刚进磁场到刚要出磁场时所用时间t为. cd边刚要离开磁场时的电势差Ucd是Blv2. (3)整个过程中产生的焦耳热Q是+-.
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考点分析:
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实验室有一个标签看不清的旧蓄电池和定值电阻R,实验室提供如下器材:
A.电压表V(量程6V,内阻约为4KΩ)
B.电表表A(量程1A,内阻约RA=10Ω)
C.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω、额定电流2A)
D.电阻箱R(阻值范围0~9999Ω)
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(1)为了测定定值电阻R的阻值,甲同学选用了上述器材设计了一个能较准确测出其阻值的电路,如图1是其对应的实物图,请你将实物连线补充完整;
(2)为测出旧蓄电池的电动势E,乙同学选用了上述器材设计了如图2所示的电路图.下表是该同学测得的相关数据,请利用测得的数据在坐标纸3上画出合适的图象,并根据画出的图象求得该蓄电池的电动势E=______V;(结果保留2位有效数字)
丙同学直接用电压表接在该蓄电池两极读出电压表的读数,其结果与乙同学测得的电动势相比______(选填“偏大”、“相等”或“偏小”).
实验次数12345
R(Ω)5.010.015.020.025.0
I(A)0.830.500.360.260.22
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某同学利用光电传感器设计了测定重力加速度的实验,实验装置如图所示,实验器材有带有标度的竖直杆、光电计时器、小钢球等,小钢球的初始位置与标度O平齐,O、A、B、C、D、E间距相等.竖直杆上端固定一个电磁铁,通电时,小钢球被吸在电磁铁上,断电时,小钢球自由下落.光电门可以在竖直杆上移动.
(1)某同学用游标卡尺测量小钢球的直径,如图所示,读数为______cm;manfen5.com 满分网
(2)先将光电门夹在A处,光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间为t,量出OA的距离为h,小钢球的直径为d.则小钢球运动到光电门处的瞬时速度v=______,当地的重力加速为______(用题中所给字母表示);
(3)该同学通过移动光电门在竖直杆上的位置进行多次实验,若某次实验时光电门计时器记录下小钢球经过光电门的时间为manfen5.com 满分网t,请你判断此时光电门应固定在位置______处(选填“B”、“C”、“D”或“E”).

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在竖直方向的电场中一带电小球由静止开始竖直向上运动,运动过程中小球的机械能与其位移关系的图象如图所示,其中0~S1过程的图线为曲线,S1~S2过程中的图线为直线.根据该图象,下列说法正确的是( )
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B.0~S1过程中小球始终在做加速运动
C.S1~S2过程中所处的电场一定是匀强电场
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B.电势高低关系有φa>φb、φcd
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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