如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2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O1O2轉(zhuǎn)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(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0~t1的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1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ω勻速轉(zhuǎn)動。求：

（1）0~t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大�。�

（2）線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；

（3）線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量。

 

【答案】

（1）（2）Q=I2Rt=πRω（3）

【解析】（1）0~t1時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢 E=n

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流

I=

（2）線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值 Em=nB1 L1L2ω

感應(yīng)電動勢的有效值E= nB1 L1L2ω

通過電阻R的電流的有效值I= 

線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t=

此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量  Q=I2Rt=πRω

（3）線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，

平均感應(yīng)電動勢  

平均感應(yīng)電流  

通過電阻R的電荷量  q=

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

航天飛機(jī)繞地球做勻速圓周運動時處于完全失重狀態(tài)，所以在這種環(huán)境中已無法用天平稱量物體的質(zhì)量．某興趣小組通過查閱資料獲知，彈簧彈性勢能的公式為EP=
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kx2（其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）．他們設(shè)計了一種裝置用于在航天飛機(jī)中測物體的質(zhì)量，具體的方法如圖甲所示，A是待測質(zhì)量的小鐵塊，MN是平行航天飛機(jī)地板的平面，a為固定在小鐵塊上的擋光條，b、c 分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置（當(dāng)有物體從 b、c間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間）．另有一把游標(biāo)卡尺、一把毫米刻度尺、已知勁度系數(shù)為k的輕彈簧，他們設(shè)計的實驗步驟如下：精英家教網(wǎng)
（1）用 20 個等分刻度的游標(biāo)卡尺測定小鐵塊A上的擋光條寬d，讀數(shù)如圖乙所示，則擋光條d為
 
mm．
（2）讓彈簧的一端固定在MN左端的航天飛機(jī)壁上（MN足夠長），彈簧的自由端處在O處，將小鐵塊與彈簧的自由端接觸，將b、c固定在彈簧的自由端以右P點（與之連接的電路未畫出），此時應(yīng)記下點
 
位置，然后沿MN向左壓縮彈簧使小鐵塊至點Q，此時應(yīng)測量
 
之間的距離L．
（3）無初速度釋放小鐵塊，讀出小鐵塊擋光條通過光電門b、c的時間為△t．則小鐵塊的質(zhì)量的表達(dá)式m=
 
（用符號表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

(18分)如圖甲所示.空間有一寬為2L的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外.abcd是由均勻電阻絲做成的邊長為L的正方形線框，總電阻值為R.線框以垂直磁場邊界的速度v勻速通過磁場區(qū)域.在運動過程中，線框ab、cd兩邊始終與磁場邊界平行.設(shè)線框剛進(jìn)入磁場的位置x=0，x軸沿水平方向向右。求：

   （1）cd邊剛進(jìn)入磁場時，ab兩端的電勢差，并指明哪端電勢高；

   （2）線框穿過磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱；

   （3）在下面的乙圖中，畫出ab兩端電勢差Uab隨距離變化的圖象。其中U0 = BLv。

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科目：高中物理 來源：2013-2014江蘇省蘇州市高二第一學(xué)期期末調(diào)研測試（選修）物理試卷（解析版） 題型：計算題

(16分)如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=lm，電阻R1=3Ω，R2=1.5Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量m=1kg的金屬桿，長度與金屬導(dǎo)軌等寬，與導(dǎo)軌接觸良好，金屬桿的電阻r=1.0Ω，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向下．現(xiàn)用一拉力F沿水平方向拉桿，使金屬桿由靜止開始運動．圖乙所示為通過金屬桿中的電流平方(I2)隨位移(x)變化的圖線，當(dāng)金屬桿運動位移為5m時，求：

(1)金屬桿的動能：

(2)安培力的功率；

(3)拉力F的大�。�

 

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科目：高中物理 來源：人教版2011-2012學(xué)年高三物理法拉第電磁感應(yīng)定律互感、自感、渦流專項訓(xùn)練 題型：選擇題

．(12分)如圖甲所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場垂直于光滑的桌面，圖甲中的虛線為磁場的邊界線，邊界線右側(cè)的磁場區(qū)域足夠大；質(zhì)量為m、電阻為R的矩形金屬線圈abcd平放在桌面上，線圈的長和寬分別為l和2l，線圈的一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外；t＝0時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度從B0開始均勻減小，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，在磁場力作用下線圈的v－t圖象如圖11乙所示，圖乙中的斜向虛線為t＝0時刻速度圖線的切線，數(shù)據(jù)由圖中給出．求：

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)t＝0時刻金屬線圈的加速度；

(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年湖北七市聯(lián)考高三（下）物理試卷（4月份）（解析版） 題型：解答題

航天飛機(jī)繞地球做勻速圓周運動時處于完全失重狀態(tài)，所以在這種環(huán)境中已無法用天平稱量物體的質(zhì)量．某興趣小組通過查閱資料獲知，彈簧彈性勢能的公式為（其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）．他們設(shè)計了一種裝置用于在航天飛機(jī)中測物體的質(zhì)量，具體的方法如圖甲所示，A是待測質(zhì)量的小鐵塊，MN是平行航天飛機(jī)地板的平面，a為固定在小鐵塊上的擋光條，b、c 分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置（當(dāng)有物體從 b、c間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間）．另有一把游標(biāo)卡尺、一把毫米刻度尺、已知勁度系數(shù)為k的輕彈簧，他們設(shè)計的實驗步驟如下：
（1）用 20 個等分刻度的游標(biāo)卡尺測定小鐵塊A上的擋光條寬d，讀數(shù)如圖乙所示，則擋光條d為______mm．
（2）讓彈簧的一端固定在MN左端的航天飛機(jī)壁上（MN足夠長），彈簧的自由端處在O處，將小鐵塊與彈簧的自由端接觸，將b、c固定在彈簧的自由端以右P點（與之連接的電路未畫出），此時應(yīng)記下點______位置，然后沿MN向左壓縮彈簧使小鐵塊至點Q，此時應(yīng)測量______之間的距離L．
（3）無初速度釋放小鐵塊，讀出小鐵塊擋光條通過光電門b、c的時間為△t．則小鐵塊的質(zhì)量的表達(dá)式m=______（用符號表示）．

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