题目内容

【题目】在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图所示。已知线圈总电阻为2 Ω,则

A. t=1.0s时线圈平面平行于磁感线

B. t=1.5 s时线圈中感应电流为0

C. t=2.0 s时线圈中的感应电动势为0

D. 一个周期内线圈产生的热量为8 J

【答案】C

【解析】根据图象可知,在t=1.0s时穿过线圈平面的磁通量最大,故线圈平面与磁感线垂直,故A错误t=1.5s时磁通量为零,磁通量的变化率最大,则感应电动势最大,感应电流最大,故B错误t=2.0 s时线圈中磁通量最大,磁通量的变化率为0,则感应电动势为0C正确感应电动势的最大值为有效值根据焦耳定律可得一个周期产生的热为D错误;故选C。

练习册系列答案
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【题目】酒后驾驶会导致许多安全隐患,其中之一是驾驶员的反应时间变长,“反应时间”是指驾驶员从发现情况到开始采取制动的时间.下表中“反应距离”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间内汽车行驶的距离;“刹车距离”是指驾驶员从踩下刹车踏板制动到汽车停止的时间内汽车行驶的距离.某次实验测量数据如表所示,求:

(1)驾驶员酒后反应时间比正常情况下多多少?

(2)汽车刹车时,加速度大小。

【答案】(1)0.4s (2)7.5m/s2

【解析】(1)在制动之前汽车做匀速运动,由正常情况下的思考距离S与速度v,则由S=vt可得

在制动之前汽车做匀速运动,由酒后情况下的思考距离S与速度v,则有

则酒后比正常情况下多0.4s

2)汽车制动时做匀减速直线运动,初速度v015 m/s,末速度v0,位移x15 m, v2v022ax,得 ,加速度大小为7.5 m/s2

型】解答
束】
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【题目】(18分)如图,匀强磁场垂直铜环所在的平面,导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处,另一端紧贴圆环,可绕O匀速转动.通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路,R1、R2是定值电阻.带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点,被拉起到水平位置;合上开关K,无初速度释放小球,小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧.

已知:磁感应强度为B;a的角速度大小为ω,长度为l,电阻为r;R1=R2=2r,铜环电阻不计;P、Q两板间距为d;带电的质量为m、电量为q;重力加速度为g.求:

(1)a匀速转动的方向;

(2)P、Q间电场强度E的大小;

(3)小球通过N点时对细线拉力T的大小.

【题目】如图所示,半径分别为R=1 mr=0.5 m的甲、乙两光滑圆轨道置于同一竖直平面内,两轨道之间由一段光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被ab两小球夹住,现同时由静止释放两小球,重力加速度取g=10 m/s2.

①如果ab小球都恰好能够通过各自圆轨道的最高点,求两小球的质量之比;

②如果ab小球的质量均为0.5 kg,为保证两小球都能够通过各自圆轨道的最高点,求释放两小球前弹簧弹性势能的最小值.

【答案】(1) (2)

【解析】根据牛顿第二定律得出最高点的速度,根据机械能守恒定律,动量守恒定律列出等式求解;由动量守恒定律知两小球与弹簧分离时速度大小相等,再根据机械能守恒定律求解.

已知ab小球恰好能通过各自圆轨道的最高点,则它们通过最高点时的速度大小分别为

设两小球与弹簧分离时的速度大小分别为 根据动量守恒定律有

根据机械能守恒定律有,联立以上各式解得

ma=mb=0.5 kg,由动量守恒定律知两小球与弹簧分离时速度大小相等

a小球恰好能通过最高点时,b小球一定也能通过最高点,a小球通过最高点的速度为,此时弹簧的弹性势能最小,最小值为

【点睛】解决该题关键能判断出小球能通过最高点的条件,然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律联立列式求解。

型】解答
束】
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【题目】如图所示,在第一象限内有沿y轴负方向的电场强度大小为E的匀强电场.在第二象限中,半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域与xy轴分别相切于AC两点.在A点正下方有一个粒子源PP可以向x轴上方各个方向射出速度大小均为v0、质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计,不计粒子间的相互作用),其中沿y轴正向射出的带电粒子刚好从C点垂直于y轴进入电场.

(1)求匀强磁场的磁感应强度大小B.

(2)求带电粒子到达x轴时的横坐标范围和带电粒子到达x轴前运动时间的范围.

(3)如果将第一象限内的电场方向改为沿x轴负方向,分析带电粒子将从何处离开磁场,可以不写出过程.

【题目】如图甲所示,半径为r的金属细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为k>0,且为已知的常量)。

1)已知金属环的电阻为R。根据法拉第电磁感应定律,求金属环的感应电动势和感应电流I

2麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场。图甲所示的磁场会在空间产生如图乙所示的圆形涡旋电场,涡旋电场的电场线与金属环是同心圆。金属环中的自由电荷在涡旋电场的作用下做定向运动,形成了感应电流涡旋电场力F充当非静电力,其大小与涡旋电场场强E的关系满足如果移送电荷q时非静电力所做的功为W,那么感应电动势

图甲 图乙

a请推导证明:金属环上某点的场强大小为

b经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。在考虑大量自由电子的统计结果时,电子与金属离子的碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力,其大小可表示为b>0,且为已知的常量)。已知自由电子的电荷量为e,金属环中自由电子的总数为N。展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型,并在此基础上,求出金属环中的感应电流I

3)宏观与微观是相互联系的。若该金属单位体积内自由电子数为n,请你在(1)和(2)的基础上推导该金属的电阻率ρnb的关系式。

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