电磁感应现象中的运动导体在达到稳定之前,由于其受到的磁场力.合外力的变化.导致加速度.速度发生变化.反过来又引起感应电流.磁场力及合外力的变化.最终可使导体达到稳定状态.这种动态分析的关键是综合运用动力学与运动学的相关规律进行缜密的逻辑推理,一般对其中导体运动情况分析时用动力学方法,对变加速过程处理时采用能量守恒求解. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(16分)电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电、磁现象之间的本质联系。
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即,这就是法拉第电磁感应定律。
(1)如图所示,把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分ab的长度为L,它以速度v向右匀速运动。请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv。

(2)两根足够长的光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L。两导轨间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑。求
①当导体棒的速度为v(未达到最大速度)时,通过MN棒的电流大小和方向;
②导体棒运动的最大速度。

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在研究电磁感应现象的过程中,某同学设计了一个如图1所示的实验装置.ABCD为一个右端开口的U型水平导轨,它所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场.导体棒AD和BC段导轨是有电阻的,其它部分电阻不计.其中BC段电阻R0=5Ω.现先让导体棒AD在外力作用下沿导轨由静止开始做匀加速直线运动,当导体棒速度达到某一值时,通过调整外力使导体棒立即做该速度下的匀速直线运动.若已知导体棒的长度L=1m,磁场的磁感应强度B0=0.6T.
(1)现要用电压表测量AD两端的电压值,需要将一个量程为3V,内阻值为5kΩ的电压表V的量程扩大为6V,需要在下面给出的电阻箱中选择一个与电压表V串联,你认为应选择
 
.(请填写选项字母)
A、电阻箱(阻值范围0-99Ω)
B、电阻箱(阻值范围0-999Ω)
C、电阻箱(阻值范围0-9999Ω)
(2)当导体棒的加速度a=1m/s2时,实验者通过传感器采集到的电压U和时间t的多组数据,利用计算机绘制出的U-t的关系图象如图2所示,则可能求出导体棒AD的阻值为
 
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(3)实验者改变磁感应强度B的大小,重复上述实验操作.记录导体棒匀速运动时电压表示数Uey磁感应强度B的多组数据,并做出U-B关系图象如图3所示.则在磁感强度增大的过程中导体棒最终速度变化情况为
 
.(填“变大”、“变小”或“不变”)

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在研究电磁感应现象的过程中,某同学设计了一个如图I所示的实验装置。ABCD为一个右端开口的U型水平导轨,它所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场。导体棒AD和BC段导轨是有电阻的,其它部分电阻不计。其中BC段电阻R0=5Ω.现先让导体棒AD在外力作用下沿导轨由静止开始做匀加速直线运动,当导体棒速度达到某一值时,通过调整外力使导体棒立即做该速度下的匀速直线运动。若已知导体棒的长度L=1m,磁场的磁感应强度B0=0.6T。

(1)现要用电压表测量AD两端的电压值,需要将一个量程为3V,内阻值为5kΩ的电压表V的量程扩大为6V,需要在下面给出的电阻箱中选择一个与电压表V串联,你认为应选择          。(请填写选项字母)

A、电阻箱(阻值范围0—99Ω)

B、电阻箱(阻值范围0—999Ω)

C、电阻箱(阻值范围0—9999Ω)

(2)当导体棒的加速度a=1m/s2时,实验者通过传感器采集到的电压U和时间t的多组数据,利用计算机绘制出的U—t的关系图象如图2所示,则可能求出导体棒AD的阻值为     Ω。

(3)实验者改变磁感应强度B的大小,重复上述实验操作。记录导体棒匀速运动时电压表示数Uey磁感应强度B的多组数据,并做出U-B关系图象如图3所示。则在磁感强度增大的过程中导体棒最终速度变化情况为          。(填“变大”、“变小”或“不变”)

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如图甲所示,空间存在竖直向上磁感应强度B=1T的匀强磁场,ab、cd是相互平行间距L=1m的长直导轨,它们处在同一水平面内,左边通过金属杆ac相连,质量m=1kg的导体棒MN水平放置在导轨上,已知MN与ac的总电阻R=0.2Ω,其它电阻不计.导体棒MN通过不可伸长细线经光滑定滑轮与质量也为m的重物相连,现将重物由如图所示的静止状态释放后与导体棒MN一起运动,并始终保持导体棒与导轨接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5,其它摩擦不计,导轨足够长,重物离地面足够高,重力加速度g取10m/s2
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(1)请定性说明:导体棒MN在达到匀速运动前,速度和加速度是如何变化的;到达匀速运动时MN受到的哪些力合力为零;并在图乙中定性画出棒从静止至匀速的过程中所受的安培力大小随时间变化的图象(不需说明理由及计算达至匀速的时间).
(2)若已知重物下降高度h=2m时,导体棒恰好开始做匀速运动,在此过程中ac边产生的焦耳热Q=3J,求导体棒MN的电阻值r.

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如图甲所示,空间存在竖直向上磁感应强度B=1 T的匀强磁场,ab、cd是相互平行间距L=1 m的长直导轨,它们处在同一水平面内,左边通过金属杆ac相连,质量m=1 kg的导体棒MN水平放置在导轨上,已知MN与ac的总电阻R=0.2 Ω,其他电阻不计.导体棒MN通过不可伸长细线经光滑定滑轮与质量也为m的重物相连,现将重物由如图所示的静止状态释放后与导体棒MN一起运动,并始终保持导体棒与导轨接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5,其他摩擦不计,导轨足够长,重物离地面足够高,重力加速度g取10 m/s2.

(1)请定性说明:导体棒MN在达到匀速运动前,速度和加速度是如何变化的;到达匀速运动时MN受到的哪些力合力为零,并在图乙中定性画出棒从静止至匀速的过程中所受的安培力大小随时间变化的图象(不需说明理由及计算达到匀速的时间).

(2)若已知重物下降高度h=2 m时,导体棒恰好开始做匀速运动,在此过程中ac边产生的焦耳热Q=3 J,求导体棒MN的电阻值r.

 

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