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1、简答题 如图所示,平行光滑导轨OPQ、OˊPˊQˊ相距L=0.5m,导轨平面与水平面成θ=53°角,OP段和OˊPˊ段是导电的,PQ段和PˊQˊ段是绝缘的,在P和Pˊ处固定一个“∩”形导体框abcd,导体框平面与导轨面垂直,面积S=0.3m2.空间存在变化的匀强磁场,方向与导轨平行,与线圈abcd垂直.质量为m=0.02kg、电阻R=0.2Ω的金属棒AB放在两导轨上QQˊ处,与PPˊ的距离x=0.64m,棒与导轨垂直并保持良好接触.t=0时刻,从QQˊ无初速度释放金属棒AB,此时匀强磁场方向沿导轨向上(规定为正方向),磁感应强度B的变化规律为B=0.2-0.8t(T).除金属棒AB外,不计其它电阻.求:
(1)经过多长时间,金属棒AB中有感应电流?感应电流的方向如何?
(2)假设OP段和OˊPˊ段的导轨足够长,金属棒AB在OP段和OˊPˊ段的导轨上能滑行多远?
(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2)
参考答案:(1)金属棒从QQˊ处运动PPˊ处的过程没有感应电流,之后有感应电流,
x=12gsinθt2
代人数据解得:t=
本题解析:
本题难度:一般
2、填空题 如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间的变化率为(为常量).一边长为的线框,其电阻为R,线框有一半面积处于磁场区域中.则线框中感应电流的表达式为____________;线框电功率表达式为____________.
参考答案:KS/2R? K2S2/4R
本题解析:?KS/2R,电功率?K2S2/4R
本题难度:简单
3、简答题 如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角是θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻,导轨的电阻不计.一根垂直于导轨放置的金属棒ab,电阻为r?质量为m,从静止开始沿导轨下滑,下滑高度为H时达到最大速度.不计摩擦,求在此过程中:
(1)ab?棒的最大速度
(2)通过电阻R的热量
(3)通过电阻R的电量.
参考答案:(1)金属棒向下做加速度减小的加速运动,当加速度a=0时,速度达到最大.
有mgsinθ=FA
FA=BIL
I=BLvmR+r
联立三式得,mgsinθ=B2L2vmR+r,
所以vm=mg(R+r)sinθB2L2.
(2)根据能量守恒得:
mgH=12mvm2+Q总
所以整个回路产生的热量Q总=mgH-12mvm2
则通过电阻R的热量QR=RR+rQ总=mgH-12m(mg(R+r)sinθB2L2)2R+rR
(3)下滑高度为H的过程中磁通量的增加量为△Φ=BLHsinθ.
通过电阻R的电量q=.I△t=△ΦR总=BLH(R+r)sinθ.
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 如图所示,匀强磁场B1垂直水平光滑金属导轨平面向下,垂直导轨放置的导体棒ab在平行于导轨的外力作用下从静止开始运动,通过互感,使电压表示数U保持不变。定值电阻的阻值为R,变阻器的最大阻值为。在电场作用下,带正电粒子源从O1由静止开始经O2小孔垂直AC边射入第二个匀强磁场区,该磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,其下边界AD与AC的夹角。设带电粒子的电荷量为q、质量为m,A端离小孔的高度为高度,请注意两线圈绕法,不计粒子重力,已知;。
求:(1)为满足要求,试判断金属棒应在外力作用下做何种运动?
(2)调节变阻器的滑动头,使接入电阻为多大时,粒子刚好不会打在AD板上?
(3)调节的滑动头,从题(2)中的位置缓慢移动到接入电阻为处 ,求源源不断的粒子打在AD边界上的落点间的最大距离(用表示)。
参考答案:(1)向左做匀加速直线运动(2)(3)
本题解析:(1)要满足要求,金属棒应在外力作用下向左做匀加速直线运动
(2)如图所示,粒子进入B磁场的速度为,刚好不打在AD板上,圆轨迹半径,
则①
②
根据几何关系:
④
代入数据,联立①②③④得:
(3)如图,
当滑片移到接入电阻为处时,设带电粒子进入磁场时的速度为,圆轨迹半径为则
⑤ 1分
在磁场中: ⑥ 1分
联立④⑤⑥得:
∴落地点间最大距离: 1分
考点:考查了带电粒子在有界磁场中的运动
本题难度:困难
5、实验题 关于“研究影响感应电动势大小的有关因素”的实验。
(1)如图所示为本实验装置图,图中①所示的器材是________,图中②所示的器材是__________。
(2)实验时,针对同一个螺线管分别让小车以不同的速度靠近它,这是为了研究
[? ]
A.感应电动势的大小与小车运动速度的关系
B.感应电动势的大小与磁通量变化的时间的关系
C.感应电动势的大小与磁通量的变化量的关系
D.感应电动势的大小与螺线管匝数的关系
(3)通过本实验,可以得出的结论是:若穿过回路的磁通量变化越快,则_______________。
参考答案:(1)光电门,螺线管(线圈)
(2)B
(3)感应电动势越大
本题解析:
本题难度:一般