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如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中B0、B1和t1均为已知。在0~t1的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求:

(1)0~t1时间内通过电阻R的电流大小;

(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;

(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量。

 

【答案】

(1)(2)Q=I2Rt=π(3)

【解析】(1)0~t1时间内,线框中的感应电动势 E=n

根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流

I=

(2)线框产生感应电动势的最大值 Em=nB1 L1L2ω

感应电动势的有效值E= nB1 L1L2ω

通过电阻R的电流的有效值I= 

线框转动一周所需的时间t=

此过程中,电阻R产生的热量  Q=I2Rt=π

(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中,

平均感应电动势  

平均感应电流  

通过电阻R的电荷量  q=

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

航天飞机绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.某兴趣小组通过查阅资料获知,弹簧弹性势能的公式为EP=
12
kx2
(其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量).他们设计了一种装置用于在航天飞机中测物体的质量,具体的方法如图甲所示,A是待测质量的小铁块,MN是平行航天飞机地板的平面,a为固定在小铁块上的挡光条,b、c 分别是光电门的激光发射和接收装置(当有物体从 b、c间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间).另有一把游标卡尺、一把毫米刻度尺、已知劲度系数为k的轻弹簧,他们设计的实验步骤如下:精英家教网
(1)用 20 个等分刻度的游标卡尺测定小铁块A上的挡光条宽d,读数如图乙所示,则挡光条d为
 
mm.
(2)让弹簧的一端固定在MN左端的航天飞机壁上(MN足够长),弹簧的自由端处在O处,将小铁块与弹簧的自由端接触,将b、c固定在弹簧的自由端以右P点(与之连接的电路未画出),此时应记下点
 
位置,然后沿MN向左压缩弹簧使小铁块至点Q,此时应测量
 
之间的距离L.
(3)无初速度释放小铁块,读出小铁块挡光条通过光电门b、c的时间为△t.则小铁块的质量的表达式m=
 
(用符号表示).

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科目:高中物理 来源: 题型:

(18分)如图甲所示.空间有一宽为2L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外.abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框,总电阻值为R.线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域.在运动过程中,线框abcd两边始终与磁场边界平行.设线框刚进入磁场的位置x=0,x轴沿水平方向向右。求:

   (1)cd边刚进入磁场时,ab两端的电势差,并指明哪端电势高;

   (2)线框穿过磁场的过程中,线框中产生的焦耳热;

   (3)在下面的乙图中,画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象。其中U0 = BLv

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科目:高中物理 来源:2013-2014江苏省苏州市高二第一学期期末调研测试(选修)物理试卷(解析版) 题型:计算题

(16)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MNPQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=lm,电阻R1=3ΩR2=1.5Ω,导轨上放一质量m=1kg的金属杆,长度与金属导轨等宽,与导轨接触良好,金属杆的电阻r=1.0Ω,导轨电阻忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向下.现用一拉力F沿水平方向拉杆,使金属杆由静止开始运动.图乙所示为通过金属杆中的电流平方(I2)随位移(x)变化的图线,当金属杆运动位移为5m时,求:

(1)金属杆的动能:

(2)安培力的功率;

(3)拉力F的大小.

 

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科目:高中物理 来源:人教版2011-2012学年高三物理法拉第电磁感应定律互感、自感、涡流专项训练 题型:选择题

.(12分)如图甲所示,竖直向下的匀强磁场垂直于光滑的桌面,图甲中的虚线为磁场的边界线,边界线右侧的磁场区域足够大;质量为m、电阻为R的矩形金属线圈abcd平放在桌面上,线圈的长和宽分别为l和2l,线圈的一半在磁场内,一半在磁场外;t=0时刻磁感应强度从B0开始均匀减小,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下线圈的vt图象如图11乙所示,图乙中的斜向虚线为t=0时刻速度图线的切线,数据由图中给出.求:

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)t=0时刻金属线圈的加速度;

(2)磁感应强度的变化率.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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科目:高中物理 来源:2010-2011学年湖北七市联考高三(下)物理试卷(4月份)(解析版) 题型:解答题

航天飞机绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.某兴趣小组通过查阅资料获知,弹簧弹性势能的公式为(其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量).他们设计了一种装置用于在航天飞机中测物体的质量,具体的方法如图甲所示,A是待测质量的小铁块,MN是平行航天飞机地板的平面,a为固定在小铁块上的挡光条,b、c 分别是光电门的激光发射和接收装置(当有物体从 b、c间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间).另有一把游标卡尺、一把毫米刻度尺、已知劲度系数为k的轻弹簧,他们设计的实验步骤如下:
(1)用 20 个等分刻度的游标卡尺测定小铁块A上的挡光条宽d,读数如图乙所示,则挡光条d为______mm.
(2)让弹簧的一端固定在MN左端的航天飞机壁上(MN足够长),弹簧的自由端处在O处,将小铁块与弹簧的自由端接触,将b、c固定在弹簧的自由端以右P点(与之连接的电路未画出),此时应记下点______位置,然后沿MN向左压缩弹簧使小铁块至点Q,此时应测量______之间的距离L.
(3)无初速度释放小铁块,读出小铁块挡光条通过光电门b、c的时间为△t.则小铁块的质量的表达式m=______(用符号表示).

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