(20分)其同學設計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑為R=0.1m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉軸上。轉軸的左端有一個半徑為r=R/3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動。圓盤上繞有不可伸長的細線,下端掛著一個質(zhì)量為m=0.5kg的鋁塊。在金屬導軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場,磁感應強度B=0.5T。a點與導軌相連,b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3m時,測得U=0.15V。(細線與圓盤間沒有滑動國,金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計,重力加速度g=10m/s2

(1)測U時,a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”?
(2)求此時鋁塊的速度大;
(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失。

(1)正極 (2)2 m/s (3)0.5J

解析試題分析:(1)根據(jù)右手定則可判斷a點為電源的正極,故a點相接的是電壓表的“正極”
(2)由電磁感應定律得      
聯(lián)立解得v="2" m/s
(3)根據(jù)能量守恒得:
考點:法拉第電磁感應定律、能量守恒定律

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖,EOF和E/O/F/為空間一勻強磁場的邊界,其中EO∥E/O/,F(xiàn)O∥F/O/,且EO⊥OF;OO/為∠EOF的角平分線,OO/間的距離為;磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為的正方形導線框abcd沿OO/方向勻速通過磁場,t=0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正,則感應電流與時間t的關系圖線可能正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,兩條平行金屬導軌ab、cd置于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,兩導軌間的距離l=0.6m,導軌間連有電阻R。金屬桿MN垂直置于導軌上,且與軌道接觸良好,現(xiàn)使金屬桿MN沿兩條導軌向右勻速運動,產(chǎn)生的感應電動勢為3V。由此可知,金屬桿MN滑動的速度大小為              m/s;通過電阻R的電流方向為            (填“a R c”或“c R a”)。

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,在光滑水平面上方,有兩個磁感應強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場,如圖所示,PQ為兩個磁場的邊界,磁場范圍足夠大。一個邊長為a,質(zhì)量為m,電阻為R的正方形金屬線框垂直磁場方向,以速度v從圖示位置向右運動,當線框中心線AB運動到與PQ重合時,線框的速度為,此時線框中的電功率為________,此過程回路產(chǎn)生的焦耳熱為________。

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,在與勻強磁場垂直的平面內(nèi)放置一個折成銳角的導線框,。在它上面擱置另一根與垂直的直導線,緊貼,并以平行于的速度從頂角開始向右勻速滑動。設線框和直導線單位長度的電阻為,磁感強度為,則回路中的感應電流的方向為________(填“順時針”或“逆時針”),感應電流的大小為________________。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖(a)為一研究電磁感應的實驗裝置示意圖,其中電流傳感器(電阻不計)能將各時刻的電流數(shù)據(jù)實時通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給計算機,經(jīng)計算機處理后在屏幕上同步顯示出I-t圖像。平行且足夠長的光滑金屬軌道的電阻忽略不計,導軌平面與水平方向夾角θ=30°。軌道上端連接一阻值R=1.0Ω的定值電阻,金屬桿MN的電阻r=0.5Ω,質(zhì)量m=0.2kg,桿長L=1m跨接在兩導軌上。在軌道區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場,閉合開關s,讓金屬桿MN從圖示位置由靜止開始釋放,其始終與軌道垂直且接觸良好。此后計算機屏幕上顯示出如圖(b)所示的,I-t圖像(g取10m/s2),求:

(1)勻強磁場的磁感應強度B的大小和在t=0.5s時電阻R的熱功率;
(2)估算0~1.2s內(nèi)通過電阻R的電荷量及在R上產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)若在2.0s時刻斷開開關S,請定性分析金屬桿MN 0~4.0s末的運動情況;并在圖(c)中定性畫出金屬桿MN 0~4.0s末的速度隨時間的變化圖像。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)如圖所示,一邊長為a的正方形導線框內(nèi)有一勻強磁場,磁場方向垂直于導線框所在平面向里,導線框的左端通過導線接一對水平放置的金屬板,兩板間的距離為d,板長l=3d。t=0時,磁場的磁感應強度從B0開始均勻增加,同時,在金屬板的左側有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以初速度v0沿兩板間的中線向右射入兩板間,恰好從下板的邊緣射出,忽略粒子的重力作用。求:

(1)兩板間的電勢差;
(2)粒子從兩板間離開瞬間,磁感應強度B的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(15分)如圖所示,在一磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h=0.1m的平行光滑的金屬導軌MN與PQ,導軌的電阻忽略不計.在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻,導軌上跨放著一根長為L=0.2m,每米長電阻r=2.0Ω/m的金屬棒ab,金屬棒與導軌正交,交點為c、d.當金屬棒以速度v=4.0m/s向左做勻速運動時,試求:

(1)電阻R中的電流強度大小和方向;
(2)使金屬棒做勻速運動的外力;
(3)金屬棒ab兩端點間的電勢差.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖甲所示,長、寬分別為、的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi).其匝數(shù)為n,總電阻為r,可繞其豎直中心軸轉動。線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場,磁感應強度B的大小隨時間t的變化關系如圖乙所示,其中、均為已知。 在的時間內(nèi),線框保持靜止,且線框平面和磁場垂直:時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉動。求:

(1)時間內(nèi)通過電阻R的電流的大;
(2)線框勻速轉動后,在轉動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量Q;
(3)線框勻速轉動后,從圖甲所示位置轉過的過程中,通過電阻R的電荷量q。

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