分析 (1)根据法拉第电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,及焦耳定律,即可求解;
(2)根据题意,求得斡旋电场,再确定电场力的大小,根据动能定理,从而求出运动的圈数;再由运动的合成与分解,结合运动学公式与牛顿第二定律,即可求解.
解答 解:(1)导体圆环内的磁通量发生变化,将产生感生电动势,
根据法拉第电磁感应定律,感生电动势为$E=\frac{△Φ}{△t}=\frac{△Bs}{△t}$=πr2k,
$I=\frac{E}{{R}_{0}}=\frac{π{r}^{2}k}{{R}_{0}}$,
在T时间内导体圆环产生的焦耳热为:
Q=I2R0T,
解得$Q=\frac{T{π}^{2}{k}^{2}{r}^{4}}{{R}_{0}}$
(2)①根据题意可知,磁场变化将在真空管道处产生涡旋电场,该电场的电场强度为:
${E}_{电}=\frac{E}{2πr}=\frac{kr}{2}$,
小球在该电场中受到的电场力的作用,电场力的大小为:
$F={E}_{电}q=\frac{kqr}{2}$,
电场力的方向与真空管道相切,即与速度方向始终相同,小球将会被加速,动能增大,
根据动能定理可得 Fs=Em,小球运动的圈数为 $N=\frac{s}{2πr}$,
解得:N=$\frac{{E}_{m}}{kqπ{r}^{2}}$;
②小球的切向加速度大小为:$a=\frac{F}{m}=\frac{kqr}{2m}$,
由于小球沿速度方向受到大小恒定的电场力,所以经过时间t0,
小球的速度大小v满足v=at0,
小球沿管道做圆周运动,因为小球与管道之间没有相互作用力,所以,小球受到洛伦兹力提供小球的向心力,
设所加的洛伦兹力提供小球的向心力,设所加磁场的磁感应强度为B0,
则有:$qv{B}_{0}=\frac{m{v}^{2}}{r}$,
解得:${B}_{0}=\frac{1}{2}k{t}_{0}$.
答:(1)在T时间内导体圆环产生的焦耳热$\frac{T{π}^{2}{k}^{2}{r}^{4}}{{R}_{0}}$;
(2)①若小球由静止经过一段时间加速,获得动能Em,求小球在这段时间内在真空细管道内运动的圈数$\frac{{E}_{m}}{kqπ{r}^{2}}$;
②若在真空细管道内部空间加有方向竖直向上的恒定匀强磁场,小球开始运动后经过时间t0,小球与环形真空细管道之间恰好没有作用力,求在真空细管道内部所加磁场的磁感应强度的大小为$\frac{1}{2}k{t}_{0}$.
点评 考查电磁学与力学综合运用的内容,掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与焦耳定律的应用,理解动能定理及牛顿运动定理,
注意电场强度与电动势的符号区别,此题难度较大.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 刚撤去外力F时,FN=$\frac{F+mg}{3}$ | B. | 弹簧弹力等于F时,FN=$\frac{F}{3}$ | ||
C. | 当两物体速度最大时,FN=mg | D. | 当弹簧恢复原长时,FN=0 |
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 这个反应既不是聚变反应也不是裂变反应 | |
B. | 这个反应的核反应方程式$\left.\begin{array}{l}{2}\\{1}\end{array}\right.$H+$\left.\begin{array}{l}{3}\\{1}\end{array}\right.$H→$\left.\begin{array}{l}{4}\\{2}\end{array}\right.$He+$\left.\begin{array}{l}{1}\\{0}\end{array}\right.$n+γ | |
C. | 辐射出的γ光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2 | |
D. | 辐射出的γ光子的波长λ=$\frac{h}{({m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}-{m}_{4})c}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 静止轨道卫星的向心加速度比中轨道卫星向心加速度大 | |
B. | 静止轨道卫星和中轨道卫星的线速度均大于地球的第一宇宙速度 | |
C. | 静止轨道卫星比中轨道卫星的周期大 | |
D. | 地球赤道上随地球自转物体的向心加速度比静止轨道卫星向心加速度大 |
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