题目内容
9.如图abcd为一边长为L、具有质量的刚性导线框,bc边串接电阻R,导线电阻不计,虚线为匀强磁场的边界,宽度为2L,磁感应强度为B,方向竖直向下.线框在水平恒定拉力作用下沿光滑水平面运动,已知ab边刚进入磁场时,线框便变为匀速运动,此时通过电阻R的电流大小为I0,在下列表示导线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中,电流i随ab边的位置坐标x变化的图线(定性)画出的电流图,哪个是可能的( )
A. | B. | C. | D. |
分析 本题首先要正确分析线框所受安培力和拉力的大小关系,从而明确其运动情况,在分析安培力时注意,当线框完全进入磁场时,线框磁通量不发生变化,没有感应电流,因此不受安培力作用.再根据感应电流产生的条件,结合运动情况可正确分析电阻R的电流i的大小随ab边的位置坐标x的变化关系,即可选择图象.
解答 解:根据线框所受安培力特点,可知
①x在0-l内,从ab边进入磁场到cd边进入磁场,线框是匀速运动,这时线框受磁场力和拉力平衡.由i=$\frac{Blv}{R}$,知i不变,等于I0;
②x在l-2l内,线框全部进入磁场后到ab边离开磁场前的这段时间,线框的磁通量不变,线框中无感应电流,i=0,这过程中线框不受磁场力,线框在恒定拉力F的作用下加速,使ab边在离开磁场时的速度大于ab边在进入磁场时的速度.
③当ab边离开磁场右边界时线框中的感应电流i>i0,其时线框(cd边)受到的磁场力大于恒定拉力(方向和恒定拉力相反),线框获得与运动方向相反的加速度.ab边离开磁场后(cd边还在磁场里),线圈做减速运动,使通过电阻R的电流i减小.这段时间使线框减速的反向加速度为:a=$\frac{{F}_{安}-F}{m}$,这段时间发生的物理过程是:速度逐渐减小,安培力逐渐减小,从而导致加速度逐渐减小,说明这段时间线框做加速度减小的减速运动.根据i=$\frac{Blv}{R}$,知i与v成正比,则通过电阻R的电流i的大小随ab边位置坐标x变化的曲线应如D图所示.
故选:D.
点评 解答本题的关键是明确感应电流产生条件,如当线框完全进入磁场时,磁通量不发生变化,此时感应电流为零,不受安培力作用,同时注意当线框的速度发生变化时,感应电流发生变化,安培力同时发生变化.
练习册系列答案
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19.在海洋资源、环境、减灾和科学研究等方面,海洋卫星发挥了不可替代的重要作用.目前世界各国的海洋卫星和以海洋观测为主的在轨卫星已有30多颗.我国分别于2002年5月,2007年4月,2011年8月成功发射海洋一号A、海洋一号B、海洋二号三颗卫星海洋.三颗海洋卫星都在圆轨道运行.两颗海洋一号卫星运行周期约100.8分钟,海洋二号卫星周期为104.46分钟.由上述信息可以断定( )
A. | 海洋一号卫星的运行轨道比海洋二号离地更高 | |
B. | 海洋一号卫星比海洋二号运行更慢 | |
C. | 三颗海洋卫星的运行速度都大于同步卫星的运行速度 | |
D. | 三颗海洋卫星的运行高度可能超过同步卫星 |
1.下列说法中正确的是( )
A. | 当放射性元素原子的核外内层电子具有较高能量时,将发生β衰变 | |
B. | 20个${\;}_{92}^{238}$U的原子核经过2个半衰期后还剩下5个${\;}_{92}^{238}$U | |
C. | 放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线 | |
D. | 一个原子核分裂成两个原子核一定要释放能量 |
18.伽利略对自由落体运动研究时,遇到许多的困难,同时也取得巨大的成就,形成了物理学研究问题的科学方法,开创了实验检验真理的先河,下列关于伽利略对自由落体运动研究过程的说法正确的是( )
A. | 他利用实验直接证实了重物体和轻物体下落得一样快 | |
B. | 当时他面临概念上的困难,虽然已有速度、平均速度、瞬时速度的概念,但没有加速度的概念 | |
C. | 他相信落体的速度的变化是均匀的,最终他通过实验结合逻辑推理得出落体运动的物体速度随时间是均匀变化的 | |
D. | 他让铜球沿阻力很小倾角也小的斜面滚下,以延长运动的时间,最后他从斜面倾角0°到90°各种角度都用实验证实了铜球的运动是匀加速直线运动 |