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如图所示,两根相距为L的光滑金属导轨CD、EF固定在水平面内,并处在方向竖直向下...

如图所示,两根相距为L的光滑金属导轨CDEF固定在水平面内,并处在方向竖直向下的磁场中,导轨足够长且电阻不计。在导轨的左端接入一阻值为R的定值电阻,将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上,MN棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,不计空气阻力。

(1)金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中且所加匀强磁场的磁感应强度为B且保持不变,试从磁通量变化、电动势的定义、自由电子的受力和运动、或功能关系等角度入手,选用两种方法推导MN棒中产生的感应电动势E的大小E=BLv

(2)为使回路DENM中产生正弦(或余弦)交变电流,请你展开智慧的翅膀,提出一种可行的设计方案,自设必要的物理量及符号,写出感应电动势瞬时值的表达式

 

见解析 【解析】 (1) 方法一:磁通量变化角度 穿过闭合回路的磁通量的变化量为 根据法拉第电磁感应定律 方法二:功能关系角度 由功能关系可知,金属棒克服安培力做的功等于电路中的总电能,有 又因为 解得 (2) B不变化,金属棒以初始位置为中心做简谐运动,即 感应电动势瞬时值  
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考点分析:
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质量为m、电荷量为e的电子,由静止从P点出发,经电压为U的电场加速后,沿两块正对的平行极板MN正中间的直线PQ方向射入两板间。已知极板MN间只存在着磁感应强度为B、方向垂直纸面向里且具有理想边界的匀强磁场,如图所示。不计电子所受重力。求:

1)电子射出电场时的速度υ的大小;

2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R

3)当极板MN的间距恰好等于极板长时,电子恰好能从极板的右边缘射出磁场,则极板的长度L是多少?

 

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密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电,并落入两块相互平行的极板MN之间的区域(M板带正电、N板带负电),透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量,再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡,可计算出油滴所带的电荷量。

1)若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴,则可推知P带哪种电荷?

2)已知极板MN之间的距离为d,电压为U,求两板之间的电场强度E的大小;

3)油滴P可视为球体,并测得其半径为R。已知油的密度为ρ,重力加速度为g,极板MN之间的距离为d,电压为U。求该油滴的电荷量q。(提示:球的体积公式

 

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如图甲所示,表示三块相同的蹄形磁铁并列放在水平桌面上,可以认为磁极间的磁场是匀强磁场。将一根直导体棒水平悬挂在磁铁的两极之间,导体棒与磁感应强度的方向垂直。导体棒的重力为G,导体棒在匀强磁场中的有效长度为L。当导体棒中通过的电流为I时,导体棒向外侧偏转(但仍在磁极之间),静止时悬线与竖直方向的夹角为θ,此时的导体棒在其横截面上的受力图如图乙所示,其中安培力F水平向右。求:

1)导体棒所受的安培力F的大小;

2)该匀强磁场的磁感应强度B的大小。

 

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如图所示,足够长的U形光滑导体框水平放置,宽度为L,一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上,其长度恰好等于导体框的宽度,且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下,导体棒向右匀速运动,速度大小为v

(1)求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U

(2)求水平拉力F多大?

 

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某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电量为e.那么这束质子流内单位体积的质子数n

A.

B.

C.

D.

 

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