1、简答题 如图所示,一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1Ω的矩形线圈,从h1=5m的高处由静止开始下落,然后进入高度为h2(h2>L)的匀强磁场.下边刚进入磁场时,线圈正好作匀速运动.线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s.取g=10m/s2
(1)求匀强磁场的磁感应强度B.
(2)求线圈的下边刚离开磁场的瞬间,线圈的加速度的大小和方向.
(3)在线圈的下边通过磁场的过程中,线圈中产生的焦耳热Q是多少?通过线圈的电荷量q是多少?
参考答案:(1)设线圈刚进入磁场时的速度为v0,则据机械能守恒定律可得:
mgh1=12mv20
所以有:v0=
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图,光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内,MN、PQ平行且足够长,轨道的宽L=0.5m.轨道左端接R=0.4Ω的电阻.轨道处于磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中.导体棒ab在沿着轨道方向向右的力F=1.0N作用下,由静止开始运动,导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直,导体棒的电阻r=0.1Ω,轨道电阻不计.求:
(1)导体棒的速度v=5.0m/s时,导体棒受到安培力的大小F安.
(2)导体棒能达到的最大速度大小vm.
参考答案:(1)由法拉第电磁感应定律有:E=BLv①
由闭合电路欧姆定律有:I=ER+r ②
由安培力公式有:F安=ILB③
联立①②③并代入数据解得:F安=0.4N
(2)设导体棒达到最大速度vm时,产生的电动势为E1,通过导体棒电流为I1,
根据受力平衡有:I1LB=F④
由法拉第电磁感应定律有:E1=BLvm⑤
由闭合电路欧姆定律有:I1=E1R+r ⑥
联立④⑤⑥并代入数据解得:Vm=12.5m/s
答:(1)导体棒的速度v=5.0m/s时,导体棒受到安培力的大小0.4N.(2)导体棒能达到的最大速度大小12.5m/s.
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 如图所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R=3Ω的电阻.导轨相距d=lm,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感强度B=0.5T.质量为m=0.1kg,电阻为r=lΩ的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于?MN的恒力F=1N向右拉动CD.CD受摩擦阻力f恒为0.5N.求
(1)CD运动的最大速度是多少?
(2)当CD到最大速度后,电阻R消耗的电功率是多少?
(3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度是多少?
参考答案:
(1)由F安=BId,I=ER+r,E=BdV,得B2d2vR+r
? 当V=Vm时,有F=F安+f
? 代入解得? Vm=8m/s
? (2)速度最大后电流为恒定电流,
? 则? Em=BdVm,Im=EmR+r
? P=Im2R?
? 代入解得?P=3w
? (3)E"=Bd12vm,I=E′R+r,F"=BId
? 由F-F"-f=ma
?所以:a=2.5m/s2
答:(1)CD运动的最大速度是8m/s.
? (2)当CD到最大速度后,电阻R消耗的电功率是3W.
? ?(3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度是2.5m/s2.
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 如图所示,光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置,其间距d=1m,右端通过导线与阻值RL=8Ω的小灯泡L相连,CDEF矩形区域内有竖直向下磁感应强度B=1T的匀强磁场,一质量m=50g、阻值为R=2Ω的金属棒在F=0.8N的恒力作用下水平向右运动一段距离后,以某一速度进入磁场恰好做匀速直线运动.(不考虑导轨及导线电阻,金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触.)求:
(1)金属棒进入磁场时的速度
(2)小灯泡发光时的电功率.
参考答案:(1)金属棒进入磁场做匀速直线运动,由于平衡:F=F安=BIL=BLBLvR总
所以:v=F?R总B2L2=0.8×(8+2)12×12=8m/s
(2)感应电动势:E=BLv=1×1×8=8V
感应电流:I=ERL+R=88+2=0.8A
小灯泡发光时的电功率:PL=I2RL=0.82×8=5.12W.
答:(1)金属棒进入磁场时的速度为8m/s.
(2)小灯泡发光时的电功率为5.12W.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,粗细均匀的电阻为r的金属圆环,放在图示的匀强磁场中,磁感强度为B,圆环直径为l,另一长为l,电阻为r/2的金属棒ab放在圆环上,接触电阻不计。当ab棒以v0向左运动到图示虚线位置时,金属棒两端电势差为( ? )
A.Blv0?
B.Blv0?/2
C.Blv0?/3
D.2Blv0/3?
参考答案:C
本题解析:
本题难度:一般