（15分）如圖甲所示，一正方形單匝線框abcd放在光滑絕緣水平面上，線框邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，電阻為R．該處空間存在一方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右邊界MN平行于ab，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，要求：

（1）若線框保持靜止，求在時(shí)間t0內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱；
（2）若線框從零時(shí)刻起，在一水平拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，經(jīng)過時(shí)間t0線框cd邊剛要離開邊界MN．求在此過程中拉力所做的功；
（3）在（2）的情形下，為使線框在離開磁場(chǎng)的過程中，仍以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，試求線框在離開磁場(chǎng)的過程中水平拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系．
（1）（2）（3）

試題分析：（1）線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： (2分)
在時(shí)間t0內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱： (2分)  
（2）t0時(shí)刻線框的速度：    (2分)
在此過程中拉力做的功：(2分)      
（3）設(shè)線框離開磁場(chǎng)過程的時(shí)間為，則有： (1分)
解得： (1分)（另一解不合符題意，舍去）
線框在離開磁場(chǎng)的過程中運(yùn)動(dòng)的速度： (1分)
產(chǎn)生的感應(yīng)電流：    (1分)              
由牛頓第二定律得：      (1分)      
解得： （1分） （）(1分)
點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，熟練掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然面積沒有發(fā)生變化，但由于磁感強(qiáng)度的變化，導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化，由此產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，結(jié)合應(yīng)用牛頓第二定律求解此題
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)。電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成370角，下端連接阻值為R的電阻。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為0.2kg。電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25。求：

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大��；
(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻消耗的功率為，求該速度的大��；
(取 ，，)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如右圖所示，兩跟相距L的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，另兩跟與光滑導(dǎo)軌接觸的金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R。若要cd使桿恰好平衡，且靜止不動(dòng)，則ab桿應(yīng)向________方向運(yùn)動(dòng)，且其桿運(yùn)動(dòng)的速度大小是________。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖，相距L=1m、電阻不計(jì)的平行光滑長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌左端間接有阻值R=2Ω的電阻，導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)加上與導(dǎo)軌所在平面垂直、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度d均為0.6m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=T、B2=0.8T。現(xiàn)有電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且接觸良好，當(dāng)導(dǎo)體棒ab從邊界MN進(jìn)入磁場(chǎng)后始終以速度m/s作勻速運(yùn)動(dòng)，求：

⑴棒ab在磁場(chǎng)B1中時(shí)克服安培力做功的功率；
⑵棒ab經(jīng)過任意一個(gè)磁場(chǎng)B2區(qū)域過程中通過電阻R的電量；
⑶棒ab在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻R兩端電壓的有效值。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，傾角為θ的足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面上存在寬度均為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的下邊界與電場(chǎng)的上邊界相距為3L，其中電場(chǎng)方向沿斜面向上，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。電荷量為q的帶正電小球（視為質(zhì)點(diǎn)）通過長(zhǎng)度為L(zhǎng)的絕緣輕桿與邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形單匝線框相連，組成總質(zhì)量為m的“ ”型裝置，置于斜面上，線框下邊與磁場(chǎng)的上邊界重合�，F(xiàn)將該裝置由靜止釋放，當(dāng)線框下邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到電場(chǎng)的下邊界時(shí)剛好返回。已知L=1m，B=0．8T，q=2．2×10-6C，R=0．1Ω，m=0．8kg，θ=53°，sin53°=0．8，g取10m/s2。求：

⑴線框做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大��；
⑵電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；
⑶正方形單匝線框中產(chǎn)生的總焦耳熱．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，水平面上有兩電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d為0.5 m，左端通過導(dǎo)線與阻值為2 W的電阻R連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為4 W的小燈泡L連接，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，CE長(zhǎng)為2 m，CDEF區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖所示，在t＝0時(shí)，一阻值為2 W的金屬棒在恒力F作用下由靜止開始從ab位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒從ab位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：

（1）通過小燈泡的電流強(qiáng)度。
（2）恒力F的大小。
（3）金屬棒的質(zhì)量。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖為一電梯簡(jiǎn)化模型，導(dǎo)體棒ab架在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間加有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。導(dǎo)體棒ab通過輕質(zhì)細(xì)繩與電梯箱體相連，所有摩擦都不計(jì)，已知ab棒的長(zhǎng)度為，質(zhì)量不計(jì)，通過的電流大小為，電梯箱體質(zhì)量為，求：

（1）為了能提起電梯箱體，導(dǎo)體棒ab中的電流方向應(yīng)朝哪？大小至少為多少？
（2）現(xiàn)使導(dǎo)體棒以恒定的功率（即安培力的功率）從靜止運(yùn)行，試通過列式分析ab棒中電流的大小如何變化？
（3）若在題（2）中W，電梯箱體上升高度時(shí)，運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則此過程電梯運(yùn)行的時(shí)間為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，足夠長(zhǎng)平行光滑金屬導(dǎo)軌（電阻不計(jì)）平面和水平面成一定角度，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面斜向上。質(zhì)量相等、電阻不同的導(dǎo)體棒AB和棒CD與導(dǎo)軌保持良好接觸。對(duì)AB施加沿斜面向上的拉力，同時(shí)釋放棒CD。達(dá)到穩(wěn)定之后，拉力大小為F，棒AB以V1的速度沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，棒CD以V2的速度沿斜面勻速向下運(yùn)動(dòng)。則穩(wěn)定之后，以下說法正確的是(   )

A．棒AB和棒CD受到的磁場(chǎng)力大小一定相等，方向相同
B．F的大小一定不等于棒CD受到的磁場(chǎng)力的2倍
C．F的大小一定等于棒AB和棒CD重力沿斜面向下的分力之和
D．F的功率有可能等于整個(gè)電路中的熱功率

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案