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【题目】一线圈匝数为N、电阻为r,在线圈外接一阻值为2r的电阻R,如图甲所示.线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示.0t0时间内:

1)线圈中产生的感应电动势大小

2)通过R的感应电流大小和方向

3)电阻R中感应电流产生的焦耳热。

【答案】1)E=2N;(2)I=,方向为由a经R到b;(3)Q=

【解析】

(1)根据图示图象求出磁通量的变化率,然后应用法拉第电磁感应定律求出感应电动势;

(2)由欧姆定律可以求出感应电流,由楞次定律可以判断出感应电流的方向;

(3)由焦耳定律可以求出产生的热量.

(1)设0至t0时间内回路中的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律:E=N

由图乙得:=

所以:E=2N

(2)感应电流:I=E/(2r+r)

联立③④得:I=

根据楞次定律,通过R的电流方向为由a经R到b.

(2)由焦耳定律,金属丝上产生的热量为:

Q=I22rt0

联立⑤⑥得:Q=⑦;

答:(1)线圈中产生的感应电动势大小为2N

(2)通过R的感应电流大小为:,方向:由a经R到b;

(3)电阻R中感应电流产生的焦耳热为.

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②将表盘竖直固定,橡皮筋上端固定在表盘的“12”处,下端拴上两根细线套ab,先用弹簧竖直向下拉线套a,使橡皮筋下端至表盘中心O点处,此时弹簧伸长了10.0cm。此时拉皮筋的力记为F

③再将小铁块挂在线套b上,并将其搭在表盘“4”处的光滑钉子上,用弹簧拉线套a,调整弹簧拉力的大小和方向,使皮筋下端到达O点时,线套a正好经过“7”处,此时弹簧伸长了8.2cm,将弹簧的拉力记为F1,铁块的拉力记为F2

④以F1F2两力为邻边作出平行四边形,若其对角线对应的力F'F的偏差在误差允许范围内,则该同学验证了力的平行四边形定则。

请回答下列问题:

(1)实验中为什么第二次拉橡皮筋时也使其下端到达O?_______

(2)该同学取弹簧伸长2cm为单位力长度,过O点作出了力F的图示,请你在图中再画出F1F2F'力的图示________________

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