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如图所示,在坐标xOy平面内存在B=2.0 T的匀强磁场,OA与OCA为置于竖直...

如图所示,在坐标xOy平面内存在B20 T的匀强磁场,OAOCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程x050siny mC为导轨的最右端,导轨OAOCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1R2,其中R140 ΩR2120 Ω.现有一足够长、质量m010 kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下,以v30 m/s的速度向上匀速运动,设棒与两导轨接触良好,除电阻R1R2外其余电阻不计,g10 m/s2,求:

1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值Im

2)外力F的最大值Fm

3)金属棒MN滑过导轨OC段,整个回路产生的热量Q

 

(1);(2);(3) 【解析】试题分析:(1)金属棒MN沿导轨竖直向上运动,进入磁场中切割磁感线产生感应电动势.当金属棒MN匀速运动到C点时,电路中感应电动势最大,产生的感应电流最大.金属棒MN接入电路的有效长度为导轨OCA形状满足的曲线方程中的x值.因此接入电路的金属棒的有效长度为: L=x=0.5siny, 由,得 Im= R并= 解得 (2)金属棒MN匀速运动的过程中受重力、安培力、外力作用,金属棒MN运动到C点时,所受安培力有最大值,此时外力F有最大值,则 ,. (3)金属棒MN在运动过程中,产生的感应电动势 e=3.0siny,有效值为E有=. 金属棒MN滑过导轨OC段的时间为t t=,y=m,t=s 滑过OC段产生的热量:Q=t,。 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力 【名师点睛】解得本题要求同学们能分析出什么时候感应电动势最大,知道金属棒MN匀速运动时受力平衡,能正确进行受力分析,根据平衡条件求解,难度较大。  
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考点分析:
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如图所示,在平面坐标系xoy内,第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,第I、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外.一带正电粒子从第Ⅲ象限中的Q(-2L,-L)点以速度v0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L,0)点射出磁场.不计粒子重力,求:

(1)带电粒子进入磁场时的速度大小和方向。

(2)电场强度与磁感应强度大小之比;

(3)粒子在磁场与电场中运动时间之比;

 

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如图所示,均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd,每边长为L=0.2m,总电阻为R=10Ω,总质量为m=0.04 kg。将其置于磁感强度为B=5T的水平匀强磁场上方h=0.45m处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时,(重力加速度取g=10 m/s2)

(1)求线框中产生的感应电动势大小;

(2)求cd两点间的电势差大小;

(3)若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度h。

 

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某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电.已知输电线的电阻率为ρ2.4×108Ω·m,导线横截面积为1.5×104 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%.求:

(1)升压变压器的输出电压.

(2)输电线路上的电压损失.

 

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如图所示,倾角为θ=30°的光滑导体滑轨A和B,上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源,滑轨间距为L=0.1m,将一个质量为m=0.03 kg,电阻R=0.5Ω的金属棒水平放置在滑轨上,若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场,当闭合开关S后,金属棒刚好静止在滑轨上,求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小.(重力加速度取g=10 m/s2)

 

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如图所示理想变压器原线圈Ⅰ接到220 V的交流电源上副线圈Ⅱ的匝数为30,与一标有“12 V,12 W”的灯泡连接灯泡正常发光副线圈Ⅲ的输出电压为110 V,电流为0.4 A.

(1)副线圈Ⅲ的匝数;(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流

 

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