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1、计算题 如图甲所示,放在水平桌面上的两条光滑导轨间的距离为L=1m,质量m=1kg的光滑导体棒放在导轨上,导轨左端与电阻R=4W的电阻相连,其它电阻不计,导轨所在位置有磁感应强度为B=2T的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向下,现在给导体棒施加一个水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2s测量一次导体棒的速度,乙图是根据所测数据描绘出导体棒的v-t图像,(设导轨足够长)求:
(1)力F的大小;
(2)t=1.6s时,导体棒的加速度;
(3)估算1.6s电阻上产生的热量。
参考答案:解:(1)由图像可知:v=10m/s时,安培力等于拉力F
E=BLV
I=E/R,F=F安=BIL=10N
(2)由图像可知,时间t=1.6s时导体棒的速度vˊ=8m/s,此时导体棒上电动势E=BLvˊ
导体棒受到的安培力:
由牛顿第二定律得:F-Fˊ=ma,a=2m/s2
(3)根据动能定理:
由图像可知:位移l为t=1.6s和v-t图线及坐标轴所包围的面积,即l=40×1×0.2m=8m
所以。
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L0,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab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,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。
参考答案:(1)(2),
(3)
本题解析:
本题难度:困难
3、选择题 如图,固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑,除R外其它电阻均不计,垂直于导轨平面有一匀强磁场.当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中,下列说法中正确的是?
[? ]
A.水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能
B.只有在cd棒做匀速运动时,F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能
C.无论cd棒做何种运动,它克服磁场力做的功一定等于电路中产生的电能
D.R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势
参考答案:CD
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积内磁通量随时间变化的规律如图所示,则
[? ]
A.线圈中D时刻感应电动势为零
B.线圈中D时刻感应电动势最大
C.线圈中O时刻感应电动势为零
D.线圈中O至D时间内平均电动势为0.4V
参考答案:A
本题解析:
本题难度:简单
5、计算题 (10分)如图所示,PQ与MN两平行金属导轨相距L=1m,金属导轨的电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2,已知R1=6Ω,导体ab的电阻为r=2Ω,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B=1T,现将导体ab杆以恒定速度v=3m/s的速率匀速向右移动,这时导体ab杆上消耗的电功率与电阻R1、R2所消耗的电功率之和相等,求:
(1)R2的阻值;
(2)拉导体ab杆的水平向右的外力F为多大?
(3)R1与R2消耗的电功率分别为多少?
参考答案:(1)3Ω,(2)0.75N(3)0.375W,0.75W。
本题解析:(1)ab切割磁感线,是电源部分,所以切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv=3V。R1和R2并联之后与ab内阻串联,根据题意导体ab杆上消耗的电功率与电阻R1、R2所消耗的电功率之和相等,即,所以R2=3Ω。
(2)由于金属棒匀速切割磁感线,所以F=F安,即F=BIL=0.75N
(3)内阻消耗电压为U=Ir=1.5V,所以;
点评:此类题型考察了电路的识别,并结合了闭合电路欧姆定律,考察电压分配关系
本题难度:一般