题目内容

(12分)如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚线右侧足够大区域存在磁场,磁场方向竖直向下.在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框, ab边长为l=0.2m,线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1m/s匀加速进入磁场,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示.以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B

(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;

(3)若线框进入磁场过程中F做功为WF=0.27J,求在此过程中线框产生的焦耳热Q。

 

(1)0.5T(2)0.75C(3)0.12J

【解析】

试题分析:(1)由F-t图像可知,当线框全部进入磁场后,F=0.2N线框的加速度=2m/s2 (1分)

t=0时刻线框所受的安培力且F=0.3N

由牛顿第二定律:(1分)

解得:B=0.5T (2分)

(2)线框进入磁场过程通过截面电量

由法拉第电磁感应定律得:(1分)

由闭合电路欧姆定律得:

解得电量 (1分)

由匀变速直线运动得:=0.75m (1分)

代入上式,解得 (2分)

(3)线框进入磁场过程,由能量守恒定律:, (1分)

解得: (1分)

考点:牛顿第二定律 法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 匀变速直线运动规律 能量守恒定律

 

练习册系列答案
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用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:

A 按照图示的装置安装器件;

B 将打点计时器接到电源的直流输出端上;

C 用天平测量出重锤的质量;

D 释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;

E 测量打出的纸带上某些点之间的距离;

F 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能.

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤,将其选项对应的字母填在右边的横线上___________

实验中得到一条纸带,如图所示.根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用交流电的周期为T,设重锤质量为m,则________

A 打点计时器打C点时重锤的动能为

B 打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤的重力势能的减少量为

C 重锤下落的加速度a的表达式为

D 重锤下落的加速度a的表达式为

(3)在本实验中发现,重锤减少的重力势能总是______(填“大于”或“小于”)重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,可以通过该实验装置测定该阻力的大小,试用(2)中已知物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为________________

 

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