【題目】如圖,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度打下B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系為 ,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 , 方向也垂直于紙面向里。某時(shí)刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過MN,此后向右做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計(jì)。求

(1)在t=0到t=t0時(shí)間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對(duì)值;
(2)在時(shí)刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。

【答案】
(1)

解:在金屬棒未超過MN之前,t時(shí)刻穿過回路的磁通量為

設(shè)在從t時(shí)刻到 的時(shí)間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為 ,流過電阻R的電荷量為

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)有

根據(jù)歐姆定律可得

根據(jù)電流的定義可得

聯(lián)立①②③④可得 ⑤根據(jù)⑤可得在t=0到t= 的時(shí)間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量q的絕對(duì)值為

答:流過電阻的電荷量的絕對(duì)值為


(2)

解:當(dāng) 時(shí),金屬棒已越過MN,由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動(dòng),有

式中f是外加水平恒力,F(xiàn)是勻強(qiáng)磁場施加的安培力,設(shè)此時(shí)回路中的電流為I,F(xiàn)的大小為

此時(shí)金屬棒與MN之間的距離為

勻強(qiáng)磁場穿過回路的磁通量為

回路的總磁通量為

式中 仍如①式所示,由①⑨⑩可得在時(shí)刻t( )穿過回路的總磁通量為

在t到 的時(shí)間間隔內(nèi),總磁通量的改變

由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,回應(yīng)電動(dòng)勢的大小為

由歐姆定律有

聯(lián)立⑦⑧可得

答:在時(shí)刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小為


【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,結(jié)合閉合電路歐姆定律,及電量表達(dá)式,從而導(dǎo)出電量的綜合表達(dá)式,即可求解;(2)根據(jù)磁通量的概念,=BS,結(jié)合磁場方向,即可求解穿過回路的總磁通量;根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢與感生電動(dòng)勢公式,求得線圈中的總感應(yīng)電動(dòng)勢,再依據(jù)閉合電路歐姆定律,及安培力表達(dá)式,最后依據(jù)平衡條件,即可求解水平恒力大。
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的相關(guān)知識(shí),掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,如果回路閉合,則有感應(yīng)電流,回路不閉合,則只有感應(yīng)電動(dòng)勢而無感應(yīng)電流.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于可以減緩放射性元素衰變的說法中,正確的是 ( )

A.把該元素放置在低溫處

B.把該元素密封在很厚的鉛盒子里

C.把該元素同其他的穩(wěn)定元素結(jié)合成化合物

D.上述各種方法無法減緩放射性元素的衰變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在1820年,丹麥物理學(xué)家 , 首先通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通導(dǎo)線周圍存在磁場。如圖所示,給圓環(huán)通電時(shí),與其共面的小磁針S極轉(zhuǎn)向讀者,則圓環(huán)中的電流方向是 (填順時(shí)針或逆時(shí)針)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】宇航員在某星球表面讓一個(gè)小球從高度為h處做自由落體運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t小球落到星球表面.已知該星球的半徑為R,引力常量為G.不考慮星球自轉(zhuǎn)的影響.求:
(1)該星球表面附近的重力加速度;
(2)該星球的質(zhì)量;
(3)該星球的“第一宇宙速度”.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行,認(rèn)為行星是密度均勻的球體,要確定該行星的密度,只需要測量( )
A.飛船的軌道半徑
B.飛船的運(yùn)行速度
C.飛船的運(yùn)行周期
D.行星的質(zhì)量

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是(   )

A.電感對(duì)交變電流沒有阻礙作用

B.電感對(duì)直流電和交變電流均有阻礙作用

C.電阻對(duì)直流電和交變電流均有阻礙作用

D.電容器兩極板間斷路,因此串聯(lián)著電容器的電路不能通交變電流

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為奧斯特實(shí)驗(yàn)所用裝置,開關(guān)閉合前將小磁針置于水平桌面上,其上方附近的導(dǎo)線應(yīng)與桌面平行且沿 (選填“東西”、“南北”)方向放置,這是由于考慮到 的影響;開關(guān)閉合后,小磁針偏轉(zhuǎn)了一定角度,說明 ;如果將小磁針置于導(dǎo)線正上方附近,開關(guān)閉合后小磁針 發(fā)生偏轉(zhuǎn)(選填“會(huì)”、“不會(huì)”)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】【物理-選修3-5】如圖所示,水平地面上有兩個(gè)靜止的小物塊a和b,其連線與墻垂直:a和b相距l(xiāng);b與墻之間也相距l(xiāng);a的質(zhì)量為m,b的質(zhì)量為 m,兩物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,現(xiàn)使a以初速度 向右滑動(dòng),此后a與b發(fā)生彈性碰撞,但b沒有與墻發(fā)生碰撞,重力加速度大小為g,求物塊與地面間的動(dòng)摩擦力因數(shù)滿足的條件。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn).

(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的
A.速度變化量與高度變化量
B.速度變化量與勢能變化量
C.動(dòng)能變化量與勢能變化量
(2)實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到圖2所示的一條紙帶.在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC . 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,重物的質(zhì)量為m.從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中,重物的重力勢能減少了
(3)某同學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),不慎將紙帶前半部分損壞,找不到打出的起始點(diǎn)O了,如圖3所示.于是他利
用剩余的紙帶進(jìn)行如下的測量:以A點(diǎn)為起點(diǎn),測量各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h,計(jì)算出物體下落到各點(diǎn)的速度v,并作出v2﹣h圖象.圖4中給出了a、b、c三條直線,他作出的圖象應(yīng)該是直線(填“a、b或c”);由圖象得出,A點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離為 cm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案