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如图所示,在高度差h=0.50m、水平平行的虚线范围内,有磁感强度B=0.50T...

如图所示,在高度差h=0.50m、水平平行的虚线范围内,有磁感强度B=0.50T、方向垂直于竖直平面的匀强磁场,正方形线框abcd的质量m=0.10kg、边长L=0.50m、电阻R=0.50Ω,线框平面与竖直平面平行,静止在位置“I”时,cd边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上恒力F=4.0N向上提线框,该线框从位置“Ⅰ”由静止开始向上运动,穿过磁场区,最后到达位置“Ⅱ”(ab边恰好出磁场),线框平面在运动中保持在竖直平面内,且cd边保持水平。设cd边刚进入磁场时,线框恰好开始做匀速运动。(g取10m/s2

(1)求线框在位置“Ⅰ”时cd边到磁场下边界的距离H。

(2)线框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”的过程中,恒力F做的功是多少?线框内产生的热量是多少?

 

(1)9.6m (2) 3.0J 【解析】(1)在恒力作用下,线圈开始向上做匀加速直线运动,设线圈的加速度为a,据牛顿第二定律有:F-mg=ma  解得a=30m/s2 从线圈进入磁场开始做匀速运动,速度为v1,则: cd边产生的感应电动势为E=BLv1 线框中产生的感应电流为 I=E/R 线框所受的安培力为 F安=BIL 因线框做匀速运动,则有F=F安+mg 联立上述几式,可解得v1=(FR-mgR)/B2L2=24m/s 由v12=2aH解得H=9.6m (2)恒力F做的功 W=F(H+L+h)=42.4J 从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中,拉力所做的功等于线框增加的重力势能和产生的热量Q,即 F(L+h)=mg(L+h)+Q 解得:Q=(F-mg)(L+h)=3.0J 或Q=I2Rt=(BLv/R)2R(h/v+L/v)=3.0J   
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考点分析:
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如图表示,在磁感强度为B的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α。一质量为m、带电荷为+q的圆环A套在OO′棒上,圆环与棒间的动摩擦因数为μ,且μ<tanα。现让圆环A由静止开始下滑,试问圆环在下滑过程中:

(1)圆环A的最大加速度为多大?获得最大加速度时的速度为多大?

(2)圆环A能够达到的最大速度为多大?

 

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一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表

规格

 

后轮驱动直流永磁毂电机

车型

26″电动自行车

 

额定输出功率

120W

整车质量

30kg

 

额定电压

40V

最大载重

120kg

 

额定电流

3.5A

 

质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力f恒为车和人总重的k=0.20倍。取g=10m/s2,求:

(1)此车永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率。

(2)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下,人骑车行驶的最大速度。

(3)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下,当车速为v1=1.0m/s时,人骑车的最大加速度。

 

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有一个阻值为R的电阻,若将它接在电压为20V的直流电源上时,消耗的电功率为P;若将它接在图中的理想变压器的次级线圈两端时,消耗的电功率为P/2。已知变压器输入的是正弦交流电,其电压的最大值为200V,不计电阻阻值随温度的变化,

求:(1)理想变压器次级线圈两端电压的有效值。

(2)此变压器的原、副线圈的匝数之比。

 

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如图表示,宽度L=0.20m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感强度大小为B=0.50T。一根导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=10m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求:

(1)在导轨、导体棒和电阻组成的闭合回路中产生的感应电流。

(2)作用在导体棒上的拉力大小。

(3)在导体棒移动30cm的过程中,电阻R上产生的热量。

 

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如图所示,长为l的绝缘细线一端悬于O点,另一端系一质量为m、带电荷+q的小球,小球静止时处于O′点。现将此装置放在水平向右的匀强电场中,小球静止在A点时细线与竖直方向成θ角.

求:(1)该匀强电场的电场强度大小.

(2)若将小球求从O′点由静止释放,则小球运动到A点时的速度多大?

 

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