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如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直...

如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v.在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力.
(2)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
(3)若在导体棒上加上按一定规律变化的水平外力可使金属棒做的简谐运动,这样在导体棒中产生正弦交变电流,则此外力的方向与速度方向的关系如何?提供的功率多大?(导体棒在平衡位置处的速度大小仍为v
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(1)导体棒具有初速度,切割磁感线,产生感应电动势,根据E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律和安培力公式求解安培力. (2)根据能量守恒分析导体棒最终停在何处.根据能量守恒定律求解电阻R上产生的焦耳热Q. (3)在导体棒中产生正弦交变电流,外力的方向与速度方向要相同.根据有效值求功率. 【解析】 (1)导体棒中产生的感应电动势为E=BLv,感应电流为I=为F=BIL=.方向水平向左. (2)开始状态,导体棒具有初动能,弹簧没有弹性势能.当导体棒做切割磁感线运动时,产生内能,系统的机械能不断减小,全部转化为内能,最终导体棒静止在弹簧原长处.根据能量守恒定律得    电阻R上产生的焦耳热Q= (3)在导体棒中产生正弦交变电流,外力的方向与速度方向要相同.由于回路中产生的是正弦式交变电流,功率用有效值求,感应电流的最大值为Im=,电流的有效值为I=Im,外力提供的功率为P== 答: (1)初始时刻导体棒受到的安培力大小为,方向水平向左. (2)导体棒往复运动,最终将静止于弹簧原长处.从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为Q=. (3)此外力的方向与速度方向相同,提供的功率为.
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考点分析:
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如图所示,n=50匝的矩形线圈abcd,边长ab=20cm,bc=25cm,放在磁感强度B=0.4T的匀强磁场中,绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO’轴匀速转动,转动角速度ω=50rad/s,线圈的总电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω.试求:
(1)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时,感应电动势的大小.
(2)线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量.
(3)1min时间内电阻R上产生的热量.

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(2)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长,测量情况如图所示.O为悬挂点,球为匀质小球,从图中可知单摆的摆长为______m.
(3)若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=______
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,学生甲说:“因为空气浮力与摆球重力方向相反,它对球的作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大.”学生乙说:“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验,因此振动周期不变”,这两个学生中______
A.甲的说法正确    B.乙的说法正确    C.两学生的说法都是错误的.

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当火车驶近时,观察者觉得它的汽笛的基音比驶去时高一个音(即频率高了manfen5.com 满分网倍),设声速为v=340m/s,则火车速率为______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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