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电磁感应现象的综合应用
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如图(a)所示,相距为L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨的一部分处在以OO'为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电
网友投稿 2023-04-20 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图(a)所示,相距为L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨的一部分处在以OO'为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计。在距边OO'也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab。
(1)若ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离,其速度位移的关系图像如图(b)所示,求此过程中电阻R上产生的焦耳热Q
1
和ab杆在刚离开磁场时的加速度大小a。
(2)若ab杆固定在导轨上的初始位置,磁场的磁感应强度按B=B
0
cosωt的规律由B
0
减小到零,已知此过程中电阻R 上产牛的焦耳热为Q
2
,求ω的大小。
◎ 答案
解:(1)ab杆运动从L到3L的过程中,由动能定理得
ab杆在磁场中由起始位置到位移为L的过程中,根据功能关系,恒力F做的功等于ab杆增加的动能与回路产生的焦耳热之和,则
联立解得
ab杆刚要离开磁场时,水平方向上受安培力F
安
和恒力F作用,安培力F
安
=
由牛顿第二定律可得F-F
安
=ma
解得
(2)当磁场的磁感应强度接B=B
0
cosωt的规律变化时,闭合回路的磁通量φ的变化规律为φ=B
0
L
2
cosωt
此过程中穿过线圈的磁通量变化规律与面积为L
2
的线圈在匀强磁场B
0
中以角速度为ω匀速转动的规律相同,因此此回路中产生了交流电,其感应电动势的最大值为E
m
=B
0
L
2
ω,磁感应强度由B
0
减小到零,相当于线圈从中性面开始转动90°角,经历1/4个周期,此过程中电阻R 上产生的焦耳热
又
解得
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图(a)所示,相距为L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨的一部分处在以OO'为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电…”主要考查了你对 【电磁感应现象的综合应用】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/454581.html
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