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如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水...

如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2m,R是连接在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒.从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好.图乙是棒的v-t图象,其中OA段是直线,AC段是曲线,CE段是平行于t轴的直线,小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W,此后保持功率不变,在t=17s时,导体棒达到最大速度10m/s.除R外,其余部分电阻均不计,g=10m/s2

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(1)求导体棒ab在0-12s内的加速度大小;

(2)求12s末牵引力F1和17s 末F2的大小;

(3)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ及电阻R的阻值;

(4)若导体棒ab从0-17s内共发生位移102m,试求12-17s内,R上产生的焦耳热量是多少.

(1)0.75;(2)0.5;0.45 (3)0.2;0.4 (4) 11.95 【解析】 试题分析:(1)由图象知12s末导体棒ab的速度为v1=9m/s,在0-12s内的加速度大小为 (2)(3)t1=12s时,导体棒中感应电动势为 E1=BLv1 感应电流 导体棒受到的安培力F1A=BI1L 即 此时电动机牵引力为 由牛顿第二定律得 t2=17s时,导体棒ab的最大速度为v2=10m/s,此时加速度为零,则有 联立,代入为数据解得:μ=0.20,R=0.4Ω 摩擦因数为0.20;电阻为0.4Ω;P=4.5W;F1=0.5N;F2=0.45N (3)0-12s内,导体棒匀加速运动的位移 12-17s内,导体棒的位移 s2=102m-54m=48m 由能量守恒得 代入数据解得R上产生的热量 Q=11.95 J R上产生的热量为11.95J 考点:法拉第电磁感应定律;牛顿第二定律的应用;能量守恒定律 【名师点睛】本题考查电磁感应中的能量关系及力的关系问题,在解题中要注意分析过程,通过受力分析找出力和运动的关系;再分析各力的做功情况,可利用能量守恒或功能关系求解;此题是力、电、磁、能综合题目,意在考查学生综合分析问题的能力.  
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考点分析:
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如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角为α,导轨电阻不计。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R。两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中R2为一电阻箱,已知灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,调节电阻箱使R2=12R,重力加速度为g,闭合开关S,现将金属棒由静止释放,求:

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(1)金属棒下滑的最大速度vm

(2)当金属棒下滑距离为s0时速度恰好达到最大,则金属棒由静止开始下滑2s0的过程中,整个电路产生的电热;

 

 

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如图为某交流发电机和外接负载的示意图,发电机电枢线圈abcd为n=500匝的矩形线圈,其中ac长为L1=10cm,ab长为L2=5cm。线圈绕垂直于磁场的轴OO`在磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中以ω=200rad/s的角速度匀速转动(不计一切摩擦),线圈总电阻为r=2.0Ω,外电路负载电阻为R=8.0Ω。试求:

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(1)由图示位置开始计时交变电动势的表达式;

(2)由图示位置转过900角的过程中产生的平均感应电动势;

(3)由图示位置转过1/6周期内通过R的电荷量为多少;

(4)交流电压表的示数;

(5)转动一周回路中产生总的焦耳热。

 

 

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如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值满分5 manfen5.com的电阻,导轨间距为L=1m,一质量为m=0.1kg,电阻满分5 manfen5.com,长约满分5 manfen5.com的均匀金属杆AB水平放置在导轨上,它与导轨的滑动摩擦因数满分5 manfen5.com,导轨平面的倾角为满分5 manfen5.com在垂直导轨平面方向有匀强磁场,磁感应强度为满分5 manfen5.com,今让金属杆AB由静止开始下滑,从杆静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量满分5 manfen5.com,求:

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(1)杆AB下滑的最大速度;

(2)杆AB从静止开始到匀速运动位移的大小;

(3)从静止开始到杆AB匀速运动过程R上产生的热量;

 

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如图所示,面积为2×10-2m2的圆中磁感应强度B随时间t的变化如图所示,圆的电阻r=1 Ω,框架电阻不计,电阻R1=2Ω,R2=2Ω,电容器电容C=0.3μF. 求:

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(1)闭合电键则流过圆的感应电流为多大?

(2)3s内在电阻R1上产生的热量?

(3)当断电键后流过R1的多少电荷量?

 

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如图所示,现将单匝正方形线框与外电路相连置于匀强磁场中,线框边长为L,匀速转动的角速度为ω,匀强磁场的磁感应强度为B,回答以下问题:

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(甲)            (乙)

(1)甲图中:线圈转动一周,电流方向改变    次;电动势的最大值是      ;电动势的有效值是     

(2)乙图中:线圈转动一周,电流方向改变       次;电动势的最大值是      ;电动势的有效值是      

 

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