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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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用电阻为18 Ω的均匀导线弯成图中直径d=0.80 m的封闭金属圆环,环上AB弧所对圆心角为60°,将圆环垂直于磁感线方向固定在磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里.一根每米电阻为1.25 Ω的直导线PQ,沿圆环平面向左以3.0 m/s的速度匀速滑行(速度方向与PQ垂直),滑行中直导线与圆环紧密接触(忽略接触处的电阻),当它通过环上AB位置时,求:               

(1)直导线AB段产生的感应电动势,并指明该段直导线中电流的方向.

(2)此时圆环上发热损耗的电功率.

 

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如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为__________

 

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现有一交流发电机模型,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为 10cm20cm,内阻为,在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以 rad/s的角速度匀速转动,线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接.当电键S合上后,电压表示数为______ ,电流表示数为______ ,电阻R上所消耗的电功率为______        

 

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如图(a)所示,单匝矩形金属线圈处在匀强磁场中,t=0时刻,磁场方向垂直于纸面向里,磁场发生如图(b)所示变化,在0t1t1t2时间内流过线圈中的电流方向______(“相同相反);若t2=3t1,则在0t1t1t2时间内线圈中产生的电动势E1E2大小之比为______

 

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在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2,螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。闭合开关,在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。电路中电流稳定后电容器两板间的电压是_____V,下极板带_____电。

 

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