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2016-07-26
5.解:
A、对于cd杆,分析受力如图,根据平衡条件得:F安=mgtan37°;对ab杆,由于感应电流的大小、导线的长度相等,两杆所受的安培力大小相等,由平衡条件得知,F=F安,则得:F=mg tan37°.故A正确.
B、cd杆所受的安培力F安=BIL,又F安=mgtan37°,则得电流为 I=,故B错误.
C、回路中电流的总功率等于拉力的功率,为P=Fv=mgvtan37°,故C错误.
D、根据E=BLv,I=,F安=BIL得,F安=,结合F安=mgtan37°,得:m=.故D正确.
故选:AD
6.解:A、静止时金属棒位于A处,此时弹簧的伸长量为△l,即mg=k△l,轻弹簧的劲度系数为,故A正确;
B、若没有磁场,金属棒回到A处时速度最大,有磁场时,由于电磁感应产生感应电流,金属棒将受到安培阻力作用,则在A处上方速度达到最大,此时感应电流最大.故B错误.
C、若没有磁场,金属棒做简谐运动,根据对称性可知,金属棒在最低处时加速度大小等于g,方向竖直向上,由牛顿第二定律得知,金属棒在最低处时弹簧的拉力等于2mg.
有磁场时,金属棒还受到安培阻力作用,金属棒向下到达的最低位置比没有磁场时高,加速度应小于g,则弹簧的拉力一定小于2mg.故C正确.
D、金属棒最后静止在A处,从释放到金属棒最后静止的过程中,其重力势能减小,转化成内能和弹簧的弹性势能,则电阻R上产生的热量小于mg△l.故D错误.
故选:AC
7.(1)AB (2)BD
8.分析:(1)注意该实验中有两个回路,一是电源、电键、变阻器、小螺线管串联成的回路,二是电流计与大螺线管串联成的回路,据此可正确解答.
(2)根据楞次定律,结合磁场方向向下,且大小增强,再由电流计的偏转,即电流的流向,即可求解;
(3)根据闭合电路磁通量变化,才会产生感应电流,及闭合电键与移动滑片的不同,从而判定故障;
(4)根据闭合电路欧姆定律可知,判定电流随着电阻的变化而如何变化,从而得到磁场的变化率,进而确定指针的偏转程度.
解:(1)将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路,再将电流计与大螺线管串联成另一个回路,电路图如图所示.
(2)发现灵敏电流计指针向左偏,则可知,电流从正极流进,由于磁场向下,且增大,
根据楞次定律可知,副线圈应甲图;
(3)闭合电键时发现灵敏电流计指针无偏转,说明电路中没有电流,或与电流计相连的电路不闭合,
而当移动变阻器滑片发现指针有偏转,说明与小螺线管相连的回路中,滑动变阻器电阻丝有断路现象,
(4)滑动变阻器电阻随时间均匀减小,根据数学知识可知,则电流非均匀增大,则磁场的变化率会逐渐增大;故B正确,ACD错误;
故答案为:(1)如上图示;
(2)甲;
(3)滑动变阻器电阻丝有断路;
(4)B.
点评:本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验,对于该实验注意两个回路的不同.知道磁场方向或磁通量变化情况相反时,感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键,注意第4问题类似于多用电表的用作欧姆表时,电流均匀变化,而电阻却不均匀变化.
解:(1)当v=0时,a=2m/s2
由牛顿第二定律得:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma
μ=0.5
(2)由图象可知:vm=2m/s
当金属棒达到稳定速度时,
有FA=B0IL
切割产生的感应电动势:E=B0Lv
平衡方程:mgsinθ=FA+μmgcosθ
r=1Ω
电量为:
s=2m
(3)
产生热量:WF=Q总=0.1J
(4)当回路中的总磁通量不变时,
金属棒中不产生感应电流.
此时金属棒将沿导轨做匀加速运动.
牛顿第二定律:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma
a=g(sinθ﹣μcosθ)=10×(0.6﹣0.5×0.8)m/s2=2m/s2
则磁感应强度与时间变化关系:.所以:(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.5
(2)cd离NQ的距离2m
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量0.08J
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流
10.解:(1)当导体棒匀速运动时速度达到最大,此时导体棒受力平衡,则有:mgsinθ=BIL又 I=
联立得 mgsinθ=,得 v=.
(2)当导体棒速度达到时导体棒受到的安培力 F==mgsinθ
根据牛顿第二定律得 mgsinθ﹣F=ma
解得 a=gsinθ
(3)导体棒从释放到下滑距离L过程流过导体棒的电荷量 q=t===
(4)导体棒从释放到下滑距离2L的过程中,回路中产生的总热量 Q总=mgLsinθ﹣
电阻上产生的热量 Q=Q热;
解得 Q=mgLsinθ﹣.
答:
(1)速度v的大小为.
(2)当导体棒速度达到时加速度大小为gsinθ.
(3)导体棒从释放到下滑距离L过程流过导体棒的电荷量q为.
(4)导体棒从释放到下滑距离2L的过程中电阻上产生的热量Q是mgLsinθ﹣.
11.(1)线框中感应电流的功率;
(2)安培力对线框所做的功通过导线截面的电荷量;
(3)根据可知,n越大,a越大.
法拉第电磁感应定律;导体切割磁感线时的感应电动势
解:(1)t=0时刻线框中的感应电动势
功率
解得
(2)由动能定理有W=△Ek
解得
穿出过程线框中的平均电动势
线框中的电流
通过的电量:
q=i△t==|0﹣B0S|×=;
(3)n匝线框中t=0时刻产生的感应电动势
线框的总电阻R总=nR
线框中的电流
t=0时刻线框受到的安培力F=nB0IL
设线框的加速度为a,根据牛顿第二定律有F=(nm+M)a
解得可知,n越大,a越大.
答:(1)线框中感应电流的功率;
(2)安培力对线框所做的功通过导线截面的电荷量;
(3)根据可知,n越大,a越大.
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