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如图所示,倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接.轨...

如图所示,倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接.轨道宽度均为L=1m,电阻忽略不计.匀强磁场I仅分布在水平轨道平面所在区域,方向水平向右,大小B1=1T;匀强磁场II仅分布在倾斜轨道平面所在区域,方向垂直于倾斜轨道平面向下,大小B2=1T.现将两质量均为m=0.2kg,电阻均为R=0.5Ω的相同导体棒abcd,垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上,并同时由静止释放.取g=10m/s2

1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小;

2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中,ab棒产生的焦耳热Q=0.45J,求该过程中通过cd棒横截面的电荷量;

3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h=10mcd棒由静止释放后,为使cd棒中无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化,将cd棒开始运动的时刻记为t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0=1T,试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内,磁场Ⅱ的磁感应强度B随时间t变化的关系式.

 

(1)1m/s (2)1C (3) 【解析】试题分析:(1)做出侧视平面图,cd棒加速下滑,安培力逐渐增大,加速度逐渐减小,加速度减小到零时速度增大到最大,此时cd棒所受合力为零,此后cd棒匀速下滑。对cd棒受力分析,如图所示。 沿导轨方向有 感应电动势 感应电流 安培力 得最大速度 (2)设cd棒下滑距离为x时,ab棒产生的焦耳热Q,此时回路中总焦耳热为2Q。 根据能量守恒定律,有 解得下滑距离 根据法拉第电磁感应定律,感应电动势平均值 感应电流平均值 通过cd棒横截面的电荷量 (3)若回路中没有感应电流,则cd棒匀加速下滑,加速度为 初始状态回路中磁通量 一段时间后,cd棒下滑距离 此时回路中磁通量 回路中没有感应电流,则,即 由上可得磁感应强度 代入数据得,磁感应强度B随时间t变化的关系式为
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考点分析:
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如图所示,一个足够长的U形金属导轨NMPQ固定在水平面内,导轨间距L=0.50 m,一根质量为m=0.50 kg的匀质金属棒ab横跨在导轨上且接触良好,abMP恰好围成一个正方形.该导轨平面处在磁感应强度方向竖直向上、大小可以随时间变化的匀强磁场中,ab棒与导轨间的滑动摩擦力为Ff=1.0 N(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),棒的电阻为R=0.10 Ω,其它电阻均不计.开始时,磁感应强度B0=0.50 T.

(1)若从t=0时开始,调节磁感应强度的大小,使其以=0.40 T/s的变化率均匀增加,求经过多长时间ab棒开始滑动;

(2)若保持磁感应强度B0的大小不变,从t=0时刻开始,给ab棒施加一个与之垂直且水平向右的拉力F,使棒从静止开始运动,其大小随时间变化的函数表达式为F=(3+2.5t)N,求此棒的加速度大小.

 

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如图所示,光滑平行导轨仅其水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,金属杆b静止在导轨的水平部分,金属杆a沿导轨的弧形部分从离地h处由静止开始下滑,运动中两杆始终与轨道垂直并解除良好且它们之间未发生碰撞,已知a杆的质量ma=m0,b杆的质量mb=2m0,且水平导轨足够长,

(1)ab的最终速度分别是多大?

(2)整个过程中回路释放的电能是多少?

(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra:Rb=1:2,其余电阻不计,则整个过程中a、b上产生的热量分别是多少?

 

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如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长,ad边长,放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴以n=3000r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω,t=0时线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外,cd边转入纸里,求:

(1)t=0时感应电流的方向及感应电动势的瞬时值表达式;

(2)线圈转一圈外力做的功;

(3)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。

 

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如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为100 kW,用总电阻为10 Ω的输电线向远处送电。为提高输电效率,发电站安装一变压比为1:20的升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程,求:

(1)输电线上的电流为多少;

(2)降压变压器的变压比为多少;

(3)输电线上损失功率占输电功率的百分比。

 

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如图所示,在光滑水平面上,有竖直向下的匀强磁场,分布在宽度为L的区域内,两个边长均为a(a<L)的单匝闭合正方形线圈甲和乙,分别用相同材料不同粗细的导线绕制而成,且导线的横截面积S : S=1:3。将线圈置于光滑水平面上且位于磁场的左边界,并使两线圈获得大小相等、方向水平向右的初速度,若甲线圈刚好能滑离磁场,则(    

A.乙线圈也刚好能滑离磁场

B.两线圈进入磁场过程中通过导线横截面积电量相同

C.两线圈完全进入磁场后的动能相同

D.甲线圈进入磁场过程中产生热量Q1与乙线圈进入磁场过程中产生热量Q2之比为

 

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