13.如圖所示,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為h1,矩形線圈abcd的質(zhì)量為m=0.016kg,電阻R=0.1Ω,ab邊的長(zhǎng)度為l=0.5m.bc邊的長(zhǎng)度為d=0.1m,矩形線圈cd邊到磁場(chǎng)的上邊界的距離為h2=5m,矩形線圈從該位置由靜止開始自由下落,線圈cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速運(yùn)動(dòng),線圈在下落過程中始終保持豎直,不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2,求:
(1)該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(2)若矩形線圈cd邊通過磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間為0.15s,則磁場(chǎng)的寬度h1為多大.

分析 (1)由機(jī)械能守恒定律求出線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度,然后由平衡條件和安培力與速度的關(guān)系式,求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(2)先求出線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)間,然后求出線框做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,再求出磁場(chǎng)的寬度h2

解答 解:(1)線圈在磁場(chǎng)外做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),其機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得:
  mgh2=$\frac{1}{2}$mv02
得 v0=$\sqrt{2g{h}_{2}}$=$\sqrt{2×10×5}$=10m/s
線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力:F=BIl=B$\frac{Bl{v}_{0}}{R}$l=$\frac{{B}^{2}{l}^{2}{v}_{0}}{R}$
線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件得:mg=F
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得:B=0.08T;
(2)線圈下邊dc進(jìn)入磁場(chǎng)后先做勻速運(yùn)動(dòng),做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:t1=$\fracvbbhv7t{{v}_{0}}$=$\frac{0.1}{10}$=0.01s
線圈完全在磁場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t2=t-t1=0.15s-0.01s=0.14s
磁場(chǎng)的寬度h1為:h1=d+(v0t1+$\frac{1}{2}$gt12)=0.1+(10×0.14+$\frac{1}{2}$×10×0.142)=1.598m;
答:
(1)該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是0.08T;
(2)若矩形線圈cd邊通過磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間為0.15s,則磁場(chǎng)的寬度h1為1.598m.

點(diǎn)評(píng) 本題電磁感應(yīng)中力學(xué)問題,分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是基礎(chǔ),還要能熟練推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系式.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.一質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng),它離開平衡的位移s(厘米)與時(shí)間t(秒)的關(guān)系為s=10sin(6πt+$\frac{π}{6}$).
(1)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)(t=0)時(shí),離開平衡位置的位移是多少?
(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)離開平衡位置的最大位移A是多少?
(3)質(zhì)點(diǎn)來回振動(dòng)一次需要多少時(shí)間?

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

4.某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示電路,測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻.使用的器材有:
多用電表;
電壓表:量程5V,內(nèi)阻十幾千歐;
滑動(dòng)變阻器:最大阻值5kΩ
導(dǎo)線若干.
回答下列問題:
(1)將多用電表?yè)跷徽{(diào)到電阻“×lk”擋后并進(jìn)行了歐姆調(diào)零.
(2)將圖(a)中多用電表的紅表筆和1(填“1”或“2”)端相連,黑表筆連接另一端.
(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使多用電表的示數(shù)如圖(b)所示,這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖(c)所示.多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為15.0kΩ和3.60V.

(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使其接入電路的阻值為零.此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V.多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路,如圖(d)所示.根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得,此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為9.0V,電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻為15.0kΩ.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

1.圖甲為熱敏電阻的R-t圖象,圖乙為熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路.繼電器線圈的電阻為40Ω.當(dāng)線圈中的電流大于或等于15mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合.電池的電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻不計(jì).(圖中的“電源”是恒溫箱加勢(shì)器的電源.)

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,把恒溫箱內(nèi)的加勢(shì)器接到繼電器的接線柱上.
(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,可變電阻R′的值應(yīng)調(diào)節(jié)為10Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.某探究性學(xué)習(xí)小組欲探究光滑斜面上物體的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角是否有關(guān).實(shí)驗(yàn)室提供如下器材:
(A)表面光滑的長(zhǎng)木板(長(zhǎng)度為L(zhǎng)),
(B)小車,
(C)質(zhì)量為m的鉤碼若干個(gè),
(D)方木塊(備用于墊木板),
(E)米尺,
(F)秒表.
(1)實(shí)驗(yàn)過程:
第一步,在保持斜面傾角不變時(shí),探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
實(shí)驗(yàn)中,通過向小車放入鉤碼來改變物體質(zhì)量,只要測(cè)出小車由斜面頂端滑至底端所用時(shí)間t,就可以由公式a=$\frac{2L}{{t}^{2}}$求出a.某同學(xué)記錄了數(shù)據(jù)如表所示:
MM+mM+2m
11.421.411.42
21.401.421.39
31.411.381.42
根據(jù)以上信息,我們發(fā)現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)質(zhì)量改變之后平均下滑時(shí)間不改變(填“改變”或“不改變”),經(jīng)過分析得出加速度與質(zhì)量的關(guān)系為斜面傾角一定時(shí),加速度與物體質(zhì)量無.
第二步,在物體質(zhì)量不變時(shí),探究加速度與傾角的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)中通過改變方木塊墊放位置來調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角,由于沒有量角器,因此通過測(cè)量出木板頂端到水平面高度h,求出傾角α的正弦值sinα=$\frac{h}{L}$.某同學(xué)記錄了高度和加速度的對(duì)應(yīng)值,并在坐標(biāo)紙上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸后描點(diǎn)作圖如圖,請(qǐng)根據(jù)他所作的圖線求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=10m/s2.進(jìn)一步分析可知,光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關(guān)系為a=gsinα.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

18.在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí),采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)計(jì)算出:

(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足m<<M時(shí),才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力.
(2 )一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定,探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系,以下做法錯(cuò)誤的是ACD
A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D.小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M,直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出.
(3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量M一定,探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí),由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng),二位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖乙中C、D所示(a是小車的加速度,F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力).其原因分別是:C圖:平衡摩擦力過度,D圖:沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

5.一電子飛經(jīng)電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn),電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能4.8×10-17J,動(dòng)能為3.2×10-17J,電子經(jīng)過B點(diǎn)的電勢(shì)能為3.2×10-17J,如果電子只受電場(chǎng)力作用,則(  )
A.電子在B點(diǎn)的動(dòng)能為4.8×10-17JB.由A點(diǎn)到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為100eV
C.電子在B點(diǎn)的動(dòng)能為1.6×10-17JD.A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為100V

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.在如圖所示的虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化,半徑為r、匝數(shù)為n的圓形線圈有一半處在磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,此時(shí)線圈的發(fā)熱功率恒為P.下列說法正確的是( 。
A.若只將線圈全部置于磁場(chǎng)中,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)?P
B.若只將線圈全部置于磁場(chǎng)中,則線圈的發(fā)熱功率仍為P
C.若只將線圈的半徑增大到原來的2倍,仍保持線圈有一半面積在磁場(chǎng)中,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)?P
D.若只將線圈的匝數(shù)增大到原來的2倍,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)?P

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.量子通訊衛(wèi)星是一種傳輸高效的通信衛(wèi)星,徹底杜絕間諜竊聽及破解的保密通信技術(shù),具有很強(qiáng)的抗衡外國(guó)的網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御能力,2016年8月16日,我國(guó)首顆量子衛(wèi)星(“墨子號(hào)”)成功升空,運(yùn)行在高度約500km的圓形軌道上,下列說法正確的是( 。
A.量子衛(wèi)星的軌道平面可能與北京同緯度的軌道平面重合
B.量子衛(wèi)星運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期大
C.量子衛(wèi)星運(yùn)行的線速度比同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度小
D.量子衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度比同步衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度大

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同步練習(xí)冊(cè)答案