电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电、磁现象之间的本质联系.
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即,这就是法拉第电磁感应定律.
(1)如图所示,把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线框平面跟磁感线垂直.设线框可动部分ab的长度为L,它以速度v向右匀速运动.请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv.
(2)两根足够长的光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.两导轨间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.导轨和金属杆的电阻可忽略.让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑.求
①当导体棒的速度为v(未达到最大速度)时,通过MN棒的电流大小和方向;
②导体棒运动的最大速度.
如图所示,两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,A、C两点间接有阻值为R的定值电阻.一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,金属杆ef的电阻为r,其余部分电阻不计.现让ef杆由静止开始沿导轨下滑.
(1)求ef杆下滑的最大速度vm.
(2)已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中,ef杆沿导轨下滑的距离为x,求此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q.
如图甲所示,两相互平行的光滑金属导轨水平放置,导轨间距L=0.5 m,左端接有电阻R=3 Ω,竖直向下的磁场磁感应强度大小随坐标x的变化关系如图乙所示.开始导体棒CD静止在导轨上的x=0处,现给导体棒一水平向右的拉力,使导体棒1 m/s2的加速度沿x轴匀加速运动,已知导体棒质量为2 kg,电阻为2 Ω,导体棒与导轨接触良好,其余电阻不计,求:
(1)拉力随时间变化的关系式;
(2)当导体棒运动到x=4.5 m处时撤掉拉力,此时导体棒两端的电压,此后电阻R上产生的热量.
某学习小组拟研究一个标有“3.6V,1.8W”的小电珠的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:
①电流表A,量程0~0.6A,内阻约为0.2Ω;
②电压表V,量程0~15V,内阻约为15kΩ;
③滑动变阻器R,阻值范围0~10Ω;
④学生电源E,电动势为4V,内阻不计;
⑤开关S及导线若干.
(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量,请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来___________.
(2)甲同学在实验中发现,由于电压表的量程较大而造成读数误差很大,因而影响了测量结果.于是又从实验室找来一量程为Ig=100μA、内阻Rg=1000 Ω的灵敏电流计,想把该灵敏电流计改装成量程为5V的电压表,则需串联一个阻值为________Ω的电阻.
(3)甲同学用改装后的电压表进行实验,得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如表所示:
I1(A) | 0 | 0.19 | 0.30 | 0.37 | 0.43 | 0.46 | 0.48 | 0.49 |
I2(μA) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
请在图丙中的坐标纸上画出I1-I2图线______.
(4)若将该小电珠接在如图丁所示的电路中,则该小电珠消耗的电功率约为________W.已知电源的电动势为E′=3.0 V,内阻r=1.5Ω,定值电阻R0=4.5 Ω.(结果保留两位有效数字)
半径为r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图甲所示,有一变化的磁场垂直于纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,变化规律如图乙所示.在t=0时刻平行板之间的中心位置有一电荷量为+q的粒子由静止释放,粒子的重力不计,平行板电容器的充、放电时间不计,取上板的电势为零.粒子始终未打中极板,则以下说法中正确的是( )
A.第2s内上极板为正极
B.第2s末粒子回到了原来位置
C.第2s末两极板之间的电场强度大小为 (V/m)
D.第4s末粒子的电势能为 (J)
如图所示,两个同心金属环水平放置,半径分别为r和2r,两环间有磁感应强度大小为B、方向垂直环面向里的匀强磁场,在两环间连接有一个电容为C的电容器,a、b是电容器的两个极板。长为r的金属棒AB沿半径方向放置在两环间且与两环接触良好,并绕圆心以角速度做逆时针方向(从垂直环面向里看)的匀速圆周运动。则下列说法正确的是
A.金属棒中有从A到B的电流 B.电容器a极板带正电
C.电容器两端电压为 D.电容器所带电荷量为