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(附加题)如图甲所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框,放...

manfen5.com 满分网(附加题)如图甲所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合.在水平力F作用下由静止开始向左运动,经过5s线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如乙图所示,在金属线框被拉出的过程中.
(1)求通过线框导线截面的电量及线框的电阻;
(2)写出水平力F随时间变化的表达式;
(3)已知在这5s内力F做功1.92J,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?
(1)电流随时间线性变化,可知平均电流,根据q=,求出通过导线框截面的电量.根据法拉第电磁感应定律,,求出电阻. (2)根据,结合电流随时间的变化规律,得出速度随时间的变化规律,从而求出加速度,根据牛顿第二定律,求出水平外力F随时间的变化关系. (3)求出5s末的速度,根据能量守恒求出线框中产生的焦耳热. 【解析】 (1)根据q=,由I-t图象得,q=1.25C         又根据 得R=4Ω. (2)由电流图象可知,感应电流随时间变化的规律:I=0.1t 由感应电流,可得金属框的速度随时间也是线性变化的, 线框做匀加速直线运动,加速度a=0.2m/s2. 线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动,F-FA=ma 得F=(0.2t+0.1)N (3)t=5s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s 由能量守恒得: 线框中产生的焦耳热
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考点分析:
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如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2m,R是连接在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒.从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好.图乙是棒的v-t图象,其中OA段是直线,AC段是曲线,CE段是平行于t轴的直线,小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W,此后保持功率不变,在t=17s时,导体棒达到最大速度10m/s.除R外,其余部分电阻均不计,g=10m/s2
(1)求导体棒ab在0-12s内的加速度大小;
(2)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ及电阻R的阻值;
(3)若导体棒ab从0-17s内共发生位移102m,试求12-17s内,R上产生的焦耳热量是多少.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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