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如图甲所示,由均匀电阻丝做成的矩形线圈的电阻为R,ab=cd=l1,bc=ad=l2,线圈以匀速v穿过匀强磁场区域,磁场磁感应强度为B,磁场宽度D大于l2
(1)在图乙中画出通过线圈的磁通量随时间变化的图象;
(2)求线圈的感应电动势;
(3)求线圈产生的焦耳热.
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分析:(1)通过线框的磁能量根据公式Φ=BS,S是有效面积求解,可分段得出磁能量与时间的关系式,即可画出图象.
(2)线圈在进入和离开磁场时,磁能量变化有感应电动势,由公式E=BLv求解;在磁场中运动时,磁能量不变,整个线圈的感应电动势为零. 
(3)根据焦耳定律求解线圈在进入和离开磁场时产生的焦耳热.即可求出总的焦耳热.
解答:解:(1)线圈进磁场阶段:t为0~
l2
v
,取垂直线圈平面向里的方向为正方向,则
通过线圈的磁通量Φ=BS=Bl1vt                  ①
线圈在磁场中运动阶段:t为
l2
v
D
v
,线圈的磁通量Φ=BS=Bl1l2,保持不变 ②
线圈离开磁场阶段:t为
D
v
D+l2
v
,线圈的磁通量Φ=Bl1l2-Bl1vt ③
则磁通量随时间变化的图象如图所示.
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(2)线圈在进入和离开磁场时,Φ变化有感应电动势,在磁场中运动时,Φ不变.整个线圈的感应电动势为零.   
进入磁场时:E=Bl1v,方向为逆时针        ⑤
离开磁场时:E=Bl1v,方向为顺时针        ⑥
(3)线圈进入磁场的焦耳热:Q1=
E2
R
t1
=
(Bl1l2v)2
R
?
l2
v
=
B2
l
2
1
l2v
R
   ⑦
同理可知 线圈离开磁场的焦耳热:Q2=Q1=
B2
l
2
1
l2v
R
           ⑧
∴线圈穿过磁场的焦耳热Q=2Q1=2
B2
l
2
1
l2v
R
        ⑨
答:
(1)磁通量随时间变化的图象如图所示.
(2)进入磁场时:E=Bl1v,方向为逆时针,离开磁场时:E=Bl1v,方向为顺时针,在磁场中运动时,整个线圈的感应电动势为零.
(3)线圈产生的焦耳热为2
B2
l
2
1
l2v
R
点评:本题是电磁感应中电路问题,关键掌握磁能量公式、欧姆定律、焦耳定律及法拉第定律等等电磁学的基本知识,难度不大.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

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ab、cd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: 题型:

示波器工作原理等效成下列情况:如图甲所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板AB间的中心线射入板中.板长L,相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀.在每个电子通过极板的极短时间内,电场视作恒定的.在两极板右侧且与极板右侧相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交.当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度v沿-X方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回初始位置,然后重新做同样的匀速运动.(已知电子的质量为m,带电量为e,不计电子的重力)求:
(1)电子进入AB板时的初速度?
(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,乙中电压的最大值U0需满足什么条件?
(3)荧光屏上显示一个完整的波形、这个波形的最高点到荧光屏中心线的高度?

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)某同学用如图所示的装置测定重力加速度:
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①电火花计时器的工作电压为
 
,频率
 

②打出的纸带如图所示,实验时纸带的
 
端应和重物相连接.(选填“甲”或“乙”)
③实验中在纸带上连续打出点1、2、3、…、9,如图所示,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为
 
m/s2
④当地的重力加速度数值为9.8m/s2,请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的主要原因
 

(2)某同学在做测金属丝电阻率的实验中,取一根粗细均匀的康铜丝,其中有两个步骤是用螺旋测微器测出康铜丝的直径d和用伏安法测量的康铜丝的电阻R.
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①用螺旋测微器测量康铜丝直径如丙图所示,由图可知其直径为
 
mm.
②图乙是测量康铜丝电阻的原理图,根据原理图在如图甲所示的实物图中画出连线.
③利用上面的电路图测出的电阻值比真实值
 
(填“偏大”或“偏小”),这种误差叫做
 
误差(填“系统”或“偶然”).

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?南通二模)描绘“6V,3W”灯泡的伏安特性曲线,提供了下列器材:
A.电压表V(3V,内阻约3kΩ)
B.电流表A(0.6A,内阻约0.3Ω)
C.电阻箱R(0~99999.9Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω);滑动变阻器R2(0~100Ω)
F.待测灯泡L“6V,3W”
G.电源E(电动势约8V、内阻较小)
H.开关、导线若干
(1)按照实验需要,将电压表的量程由3V扩大至6V.首先测量电压表内阻,某同学采用了如图甲所示的电路,闭合开关S,调节电阻箱阻值Ra=4870Ω时,电压表指针刚好满偏;再调节电阻箱阻值Rb=12720Ω时,电压表指针在满刻度的一半,则电压表的内阻RV=
2980
2980
Ω;从理论上分析,实验测得电压表内阻值
大于
大于
(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值.
(2)图乙是测量灯泡电流随电压变化的实物电路,请你用笔划线代替导线完成电路连接(要求在闭合开关前,滑动变阻器滑动头置于最左端).
(3)实验中,滑动变阻器应选择
R1
R1
(选填“R1”或“R2”).
(4)某同学根据实验测得数据,描点作出灯泡伏安特性曲线如图丙所示,根据图线可求得灯泡在工作电压是0.5V时的电阻值为
2.5
2.5
Ω;你认为该同学实验选择的测量点分布不均匀是
合理
合理
(选填“合理”或“不合理”)的.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?惠州二模)(1)某同学用如图1所示的装置测定重力加速度:
①电火花计时器的工作电压为
220V
220V
,频率
50Hz
50Hz

②打出的纸带如图2所示,实验时纸带的
端应和重物相连接.(选填“甲”或“乙”)
③实验中在纸带上连续打出点1、2、3、…、9,如图2所示,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为
9.4
9.4
m/s2
④当地的重力加速度数值为9.8m/s2,请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的主要原因
空气阻力、摩擦阻力
空气阻力、摩擦阻力


(2)某同学在做测金属丝电阻率的实验中,取一根粗细均匀的康铜丝,其中有两个步骤是用螺旋测微器测出康铜丝的直径d和用伏安法测量的康铜丝的电阻R.
①用螺旋测微器测量康铜丝直径如丙图所示,由图可知其直径为
1.880
1.880
mm.
②图乙是测量康铜丝电阻的原理图,根据原理图在如图甲所示的实物图中补全未画出的连线.
③闭合开关前应将滑片P移到
a端
a端
(填“a端”或“b端”),利用上面的电路图测出的电阻值比真实值
偏小
偏小
(填“偏大”或“偏小”)

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