(19 分）如圖所示，正方形單匝均勻線框abcd,邊長L=0.4m，每邊電阻相等，總電阻R=0.5Ω。 一根足夠長的絕緣輕質(zhì)細(xì)線跨過兩個輕質(zhì)光滑定滑輪，一端連接正方形線框，另一端連接絕緣物體P,物體P放在一個光滑的足夠長的固定斜面上，斜面傾角θ=30°,斜面上方的細(xì)線與斜面平行。在正方形線框正下方有一有界的勻強(qiáng)磁場，上邊界I和下邊界II都水平，兩邊界之間距離也是L=0.4m。磁場方向水平，垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T。 現(xiàn)讓正方形線框的cd邊距上邊界I的正上方高度h=0.9m的位置由靜止釋放，且線框在運動過程中始終與磁場垂直，cd邊始終保持水平，物體P始終在斜面上運動，線框剛好能以v =3m/S的速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場并勻速通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域。釋放前細(xì)線繃緊，重力加速度g=10m/s2,不計空氣阻力。

(1)線框的cd邊在勻強(qiáng)磁場中運動的過程中，c、d間的電壓是多大？
(2)線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是多大？
(3)在cd邊剛進(jìn)入磁場時，給線框施加一個豎直向下的拉力F使線框以進(jìn)入磁場前的加速度勻加速通過磁場區(qū)域，在此過程中，力F做功W=0.23J,求正方形線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

(1) Ucd＝0.45V  (2)m1＝0.032kg，m2＝0.016kg  (3)Qcd＝0.0575J

解析試題分析：(1)正方形線框勻速通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域的過程中，設(shè)cd邊上的感應(yīng)電動勢為E，線框中的電流強(qiáng)度為I，c、d間的電壓為Ucd，則
E＝BLv


解得Ucd＝0.45V
(2)正方形線框勻速通過磁場區(qū)域的過程中，設(shè)受到的安培力為F，細(xì)線上的張力為T，則
F＝BIL
T＝m2gsinθ
m1g＝T＋F
正方形線框在進(jìn)入磁場之前的運動過程中，根據(jù)能量守恒有

解得m1＝0.032kg，m2＝0.016kg
(3)因為線框在磁場中運動的加速度與進(jìn)入前的加速度相同，所以在通過磁場區(qū)域的過程中，線框和物體P的總機(jī)械能保持不變，故力F做功W等于整個線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q，即
W=Q
設(shè)線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為Qcd，根據(jù)Q =I2Rt有

解得Qcd＝0.0575J
考點：電磁感應(yīng)  歐姆定律焦耳定律共點力平衡 能量守恒

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

下圖是用直流發(fā)電機(jī)為保溫室中電熱器供電的電路圖，直流發(fā)電機(jī)的電動勢為250V，內(nèi)阻為0.50Ω，輸電線電阻R1=R2=1.0Ω。保溫室中裝有若干只完全相同的電熱器用來調(diào)節(jié)室溫，每只電熱器的額定電壓為200V，額定功率為1000W，其他電阻不計，也不考慮電熱器電阻隨溫度的變化。求：
 
(1)為使電熱器能正常工作，應(yīng)接入多少個電熱器；
(2)在電熱器正常工作狀態(tài)下，直流發(fā)電機(jī)對保溫室供熱的效率；
(3)保溫室內(nèi)的電熱器可能消耗的最大電功率。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37º，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源�，F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω，金屬導(dǎo)軌的其它電阻不計，g取10m/s2。已知sin37º=0.60， cos37º=0.80，試求：

⑴通過導(dǎo)體棒的電流；
⑵導(dǎo)體棒受到的安培力大小；
⑶導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是0.4A；若把電動機(jī)接入2.0V電壓的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是1.0A。求電動機(jī)正常工作時的輸出功率多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（8分）如圖所示，一電動機(jī)與一電阻R串聯(lián)接在電源上，電源電動勢E=20V，內(nèi)電阻r=1Ω，用理想電壓表測出電動機(jī)兩端的電壓為10V，已知電動機(jī)的內(nèi)阻RM=1Ω，電阻R=9Ω，試計算：

（1）電動機(jī)輸入功率；
（2）電動機(jī)輸出的機(jī)械功率；
（3）電源的總功率

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(9分) 如圖所示電路中，電池組的電動勢E = 42V，內(nèi)阻r = 2Ω，定值電阻R = 20Ω，D是電動機(jī)，其線圈電阻R′ = 1Ω．電動機(jī)正常工作時，理想電壓表示數(shù)為20V．求：

(1)通過電動機(jī)的電流是多少？ （3分）
(2)電動機(jī)消耗的電功率為多少？（3分）
(3)電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為多少？（3分）

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長ab="cd=0.4" m，bc="ad=0.2" m，共50匝，線圈電阻r="1" Ω，線圈在B="0.2" T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場方向的軸OO′以200 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R=7Ω，如圖所示。求：

（1）從圖示位置開始計時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式；
（2）電壓表讀數(shù)；
（3）電阻R上的電功率。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）某課外小組設(shè)計了一種測定風(fēng)速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度系數(shù)k=120N/m，自然長度L0=1m的彈簧一端固定在墻上的M點，另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的。迎風(fēng)板面積S=0.5m2，工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向。電路的一端與迎風(fēng)板相連，另一端在M點與金屬桿相連。迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R=1.0Ω，電源的電動勢E=12V，內(nèi)阻r=0.5Ω。閉合開關(guān)，沒有風(fēng)吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)U1=9.0V，某時刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=6.0V。（電壓表可看作理想表）求：

（1）金屬桿單位長度的電阻；
（2）此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

某同學(xué)用如圖所示的電路測量一個約為200的電阻R0的阻值．實驗室備有電源（電動勢為6．0V），電流表A（量程50mA）．另有電壓表V1（量程5V）和電壓表V2（量程15V）， 滑動變阻器R1（阻值0~10）和滑動變阻器R2（阻值0~1k），供選擇使用．

（1）電壓表應(yīng)選擇    （填“V1”或“V2”），滑動變阻器應(yīng)選擇      （填“R1”或“R2”）．
（2）閉合電鍵，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，有一個接線柱沒接入電路中，則這個接線柱是     ．
A．滑動變阻器左側(cè)電阻絲接線柱  B．電流表正接線柱
C．電壓表正接線柱    D．電鍵右側(cè)接線柱

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