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1、熱點15 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用
(建議用時:20分鐘)
1.(2019·江蘇一模)如圖所示,匝數(shù)為N=100、邊長為L=0.5 m、阻值為r=1.5 Ω 的正方形導(dǎo)線框與間距為d=0.5 m 的豎直導(dǎo)軌相連,正方形線框的上半部分處在水平向外的磁場B1中,導(dǎo)軌的下部存在著水平向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=1 T的勻強(qiáng)磁場.質(zhì)量為m=0.2 kg、電阻為R=0.5 Ω的導(dǎo)體棒ab可以沿豎直導(dǎo)軌無摩擦地滑動,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好.當(dāng)磁場B1發(fā)生變化時,導(dǎo)體棒ab剛好能處于靜止?fàn)顟B(tài).重力加速度g取10 m/s2,試求:
(1)此時通過ab棒的電流I的大小和方向;
(2)此過程中磁場B1的變化率
2、;
(3)開始的5 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q.
2.(2019·蘇州市模擬)如圖所示,空間存在豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一邊長為L,質(zhì)量為m、電阻為R的正方形單匝導(dǎo)線框abcd放在水平桌面上.在水平拉力作用下,線框從左邊界以速度v勻速進(jìn)入磁場,當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時撤去拉力,ab邊恰好能到達(dá)磁場的右邊界.已知線框與桌面間動摩擦因數(shù)為μ,磁場寬度大于L,重力加速度為g.求:
(1)ab邊剛進(jìn)入磁場時,其兩端的電壓U;
(2)水平拉力的大小F和磁場的寬度d;
(3)整個過程中產(chǎn)
3、生的總熱量Q.
3.(2019·蘇州市期初調(diào)研)如圖所示,在傾角α=30°的光滑固定斜面上,相距為d的兩平行虛線MN、PQ間分布有大小為B、方向垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場.在PQ上方有一質(zhì)量為m、邊長為L(L
4、Q.
熱點15 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用
1.解析:(1)導(dǎo)體棒ab靜止,所以有:
mg=B2IL
可得:I== A=4 A
由左手定則判斷知,電流方向由a到b.
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:
E=NS
式中S=
由閉合電路歐姆定律得:
E=I(R+r)
代入數(shù)據(jù)解得:
=0.64 T/s.
(3)開始的5 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為:
Q=I2(R+r)t=42×(0.5+1.5)×5 J=160 J.
答案:(1)4 A 方向由a到b
(2)0.64 T/s (3)160 J
2.解析:(1)E=BLv
I==
U=I·R=
5、BLv.
(2)F=F安+μmg=+μmg
撤去拉力后,線框在磁場中只受到滑動摩擦力,做勻減速運(yùn)動,x2=
所以d=L+.
(3)進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生焦耳熱
Q1=I2Rt1=
由于摩擦產(chǎn)生的熱量
Q2=μmg=μmgL+mv2
所以整個過程產(chǎn)生的熱量為Q=Q1+Q2=μmgL+mv2+.
答案:(1)BLv (2)+μmg L+ (3)μmgL+mv2+
3.解析:(1)線圈沿斜面向下運(yùn)動至cd邊剛進(jìn)入磁場時,mgxsin 30°=mv-0
解得:v1=.
(2)線圈進(jìn)入磁場的過程中,感應(yīng)電動勢E==
根據(jù)閉合電路歐姆定律得:I=
通過的電荷量為:q=I·Δt=.
(3)線圈離開磁場時,勻速運(yùn)動.
有:BL=mgsin 30°
解得:v2=
由能量守恒:Q=mg(x+d+L)sin 30°-mv
解得:Q=mg(x+d+L)-.
答案:(1) (2)
(3)mg(x+d+L)-
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