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如图所示,相距0.5 m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻忽略不计...

如图所示,相距0.5 m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻忽略不计,下端连接阻值为2 Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.abcd为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5 kg,电阻均为2 Ω. ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让cd棒从静止开始下滑,直至与ab相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R上产生的热量为0.5 J,已知细绳能承受的最大拉力为5 N.求细绳被拉断时:(g=10 m/s2,sin 37°=0.6)

(1)ab棒中的电流;

(2)cd棒的速度;

(3)cd棒下滑的距离.

 

(1)1 A (2)6 m/s (3)4 m 【解析】(1)细绳被拉断瞬时,对ab棒受力分析得,Fm cos37°=mgsin37°+BIabL       代入数据解得,Iab=1A                (2)分析电路可知,Iab=IR,Icd=Iab+IR=2A           根据闭合欧姆定可得,BLv=Icd(Rcd+) 联立可得,v=6 m/s (3)金属棒cd从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得, Qab=t=I2Rabt,QR=t=I2Rt 代入数据解得,Qab=QR=0.5J,Qcd=(2I)2Rcdt=4I2Rabt=2J       由能量守恒得,mgssin37°=mv2+Qab+Qcd+QR 解得s=4m 点睛:本题为电磁感应与力学综合的题目,根据受力平衡求出安培力,从而得出电流,再根据闭合电路欧姆定律得出电动势,从而得出cd棒的速度大小.cd棒的运动为变速运动,根据能量守恒去求cd棒下滑的距离.  
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如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长L1=0.40m、L2=0.25m,其匝数n=100匝,总电阻r=1.0Ω,线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和R=3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动,角速度ω=2.0rad/s。求:

(1)电阻R两端电压的最大值;

(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时,经过周期通过电阻R的电荷量;

(3)在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热。

 

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如图所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25,求:

(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;

(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。

 

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均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd,边长L=0.20m,每边的电阻R=5.0102Ω。将其置于磁感应强度B=0.10T的有界水平匀强磁场上方h=5.0m处,如图9所示。线框由静止自由下落,线框平面始终与磁场方向垂直,且cd边始终与磁场的水平边界平行。取重力加速度g=10m/s2不计空气阻力,求cd边刚进入磁场时,

(1)线框中产生的感应电动势大小;

(2)线框所受安培力的大小;

(3)线框发热功率。

 

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在探究电磁感应现象的实验中,电流表刻度盘上的零刻度线在正中间,当电池的正极接电流表的右接线柱、负极与电流表的左接线柱相碰时,指针向右偏转.如图所示电路,原线圈A放在副线圈B中,在合上电键S的瞬间,电流表指针应向________偏转;将原线圈A从副线圈B中拔出时,电流表指针应向________偏转.

 

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如图所示,先后以速度v1v2(4v1v2),匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中,在先后两种情况下:

(1)线圈中的感应电流之比I1I2____________.

(2)线圈中产生的热量之比Q1Q2____________.

(3)拉力做功的功率之比P1P2______________.

 

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