19.[解析](1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律,得通过的电流大小为
由楞次定律知该电流由b向a通过
(2)由得在0至时间内通过的电量为
由焦耳定律得在0至时间内产生的热量为
答案:(1),电流由b向a通过;(2)
18.解析:
(1) Wa=magd =1.0J
Wb=mbgd =0.5J
(2)b在磁场中匀速运动时:速度为,总电阻R1=7.5Ω
b中的电流 ①
由以上各式得: ②
同理,a棒: ③
由以上各式得, ④
⑤
⑥
⑦
⑧
由④⑤⑥⑦⑧得
Ha= ⑨
Hb=m ⑩
17.解析:
(1)感应电动势为 E=BLv=1.0V
感应电流为 =1.0 A
(2)导体棒匀速运动,安培力与拉力平衡
即有F=BIL=0.1N
(3) 导体棒移动30cm的时间为 = 0.03s
根据焦耳定律, Q1 = I2R t = 0.03J (或Q1=Fs=0.03J)
根据能量守恒, Q2== 0.5J
电阻R上产生的热量 Q = Q1+Q2 = 0.53 J
16.解析:(1)金属棒做匀加速运动, R两端电压UµIµeµv,U随时间均匀增大,即v随时间均匀增大,加速度为
恒量;
(2)F-=ma,以F=0.5v+0.4
代入得(0.5-)v+0.4=a
a与v无关,所以a=0.4m/s2,(0.5-)=0
得B=0.5T
(3)x1=at2,v0=x2=at,x1+x2=s,所以at2+at=s
得:0.2t2+0.8t-1=0,t=1s,
(4)可能图线如下:
15.[解析](1)若金属棒与导轨间是光滑的,那么平衡时必有恒定拉力与安培力平衡,即
从而得到,即与F成线性关系且经过坐标原点.而本题的图像坐标没有经过原点,说明金属棒与导轨间有摩擦.金属棒在匀速运动之前,随着速度的增加,安培力越来越大,最后相等.故金属棒在匀速运动之前做变速运动(加速度越来越小).
(2)设摩擦力为,平衡时有.选取两个平衡状态,得到两个方程组,从而求解得到.如当F=4N时,;当F=10N时,.代入
解得:B=1T,
(3)由以上分析得到:-F图线的截距可求得金属棒与导轨间的摩擦力,大小为2N.
[答案](1)金属棒在匀速运动之前做变速运动(加速度越来越小);(2)B=1T;(3)-F图线的截距可求得金属棒与导轨间的摩擦力,大小为2N.
12.解析:(1)E=BLv=Bv,故I==.
(2)电阻R上的发热功率
PR=I2·R=.
(3)拉力的机械功率P机可由能量转化守恒定律得出,P机=P电=I2·2R=2PR=.
答案:(1) (2) (3)
13答案(1)a=5m/s2 向下;(2)v0=5m/s
14[解析]根据题意可知:开始导体棒没有运动时U形导轨和导体棒所构成的闭合回路的面积保持不变,而磁感应强度B在增大,由法拉第电磁感应定律得
而磁场的磁感应强度的变化规律
要把重物吊起来,则绳子的拉力必须大于或等于重力.
设经过时间t重物被吊起,此时磁感应强度为
所以安培力为
根据平衡条件得: 解得:t=1s
[答案]t=1s
11.[解析]感应电动势,极板上的电荷量.由于感应电动势一定,电容器的带电荷量一定,所以电路中无电流.
[答案]零;正;
10.解析: 当线框的ab边进入GH后匀速运动到进入JP为止,ab进入JP后回路感应电动势增大,感应电流增大,因此所受安培力增大,安培力阻碍线框下滑,因此ab进入JP后开始做减速运动,使感应电动势和感应电流均减小,安培力又减小,当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力mgsinθ相等时,以速度v2做匀速运动,因此v2<v1,A错;由于有安培力做功,机械能不守恒,B错;线框克服安培力做功,将机械能转化为电能,克服安培力做了多少功,就有多少机械能转化为电能,由动能定理得W1-W2=△Ek,W2=W1-△Ek,故CD正确。
答案:CD。
9.解析:在释放的瞬间,速度为零,不受安培力的作用,只受到重力,A对。由右手定则可得,电流的方向从b到a,B错。当速度为时,产生的电动势为,受到的安培力为,计算可得,C对。在运动的过程中,是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化,D错。
答案:AC
8.[解析]橡胶盘A在加速转动时,产生的磁场在不断增加,穿过B的磁通量不断增加,根据楞次定律可知B正确。
[答案]B
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