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题目
题型:不详难度:来源:
如图所示,电阻r=0.1Ω的导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动,线框左端接有电阻R=0.4Ω,线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框所在平面,导体棒ab的长度L=0.4m,运动速度v=5.0m/s.线框的电阻不计.
(1)电源的电动势(即产生的感应电动势)为多少?电路abcd中的电流为多少?
(2)求导体ab所受的安培力的大小,并判断其方向.
(3)外力做功的功率是多少?
(4)电源的功率为多少?电源内部消耗的功率是多少?外部电阻R消耗的功率是多少?
答案
(1)导体棒做切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源,电动势为:
E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V.
电路abcd中的电流为:
I=
E
R+r
=
0.2
0.4+0.1
A=0.4A;
(2)导体ab所受的安培力的大小:
F=BIL=0.1×0.4×0.4=0.016N
由左手定则判断可知,安培力方向向左;
(3)导体棒匀速运动,外力与安培力二力平衡,则有:
F=F=0.016N
故外力做功的功率是:
P=Fv=0.016×5W=0.08W
(4)导体棒匀速运动,电源的功率等于外力的功率,为:
P=P=0.08W;
电源内部消耗的功率:
P=I2r=0.42×0.1W=0.016W.
外部电阻R消耗的功率:
PR=P-P=0.064W;
答:(1)电源的电动势为0.2V,电路abcd中的电流为0.4A.
(2)导体ab所受的安培力的大小为0.016N,方向向左;
(3)外力做功的功率是0.08W.
(4)电源的功率为0.08W,电源内部消耗的功率是0.016W,外部电阻R消耗的功率是0.064W.
核心考点
试题【如图所示,电阻r=0.1Ω的导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动,线框左端接有电阻R=0.4Ω,线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框】;主要考察你对电磁感应中切割类问题等知识点的理解。[详细]
举一反三
如图所示,ab和cd是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直斜面向上的匀强磁场中.ac端连有电阻值为R的电阻.若将一质量为m,垂直于导轨的金属棒EF在距bd端S处由静止释放,在EF棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面向上的恒力把EF棒从bd位置由静止推至距bd端S处,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到bd端.已知金属棒EF的电阻为r,导轨的电阻不计,求:
(1)EF棒下滑过程中的最大速度?
(2)EF棒自bd端出发又回到bd端的整个过程中,电阻R中产生的热量是多少?
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如图所示,竖直平面内有一相距l的两根足够长的金属导轨位于磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的均匀金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,且导体棒ab与金属导轨接触良好,ab电阻为R,其它电阻不计.导体棒ab由静止开始下落,过一段时间后闭合电键S,发现导体棒ab仍作变速运动,则在闭合电键S以后,下列说法是正确的是(  )
A.导体棒ab变速运动过程中加速度一定减小
B.导体棒ab变速运动过程中加速度一定增大
C.导体棒ab最后作匀速运动时,速度大小为v=
mgR
B2l2
D.若将导轨间的距离减为原来的
1
2
则导体棒ab最后作匀速运动时,速度大小为v=
4mgR
B2l2

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光滑M形导轨,竖直放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中,已知导轨宽L=0.5m,磁感应强度B=0.2T.有阻值为0.5W的导体棒AB紧挨导轨,沿着导轨由静止开始下落,如图所示,设串联在导轨中的电阻R阻值为2Ω,其他部分的电阻及接触电阻均不计.问:
(1)导体棒AB在下落过程中,产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向.
(2)当导体棒AB的速度为5m/s(设并未达到最大速度)时,其感应电动势和感应电流的大小各是多少?
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如图甲所示,两根足够长的竖直光滑平行金属导轨相距为L1=0.1m,导轨下端通过导线连接阻值R=0.4Ω的电阻.质量为m=0.2kg、阻值r=0.1Ω的金属棒ab与导轨垂直并保持良好接触,整个装置处于垂直导轨平面向外的均匀变化的匀强磁场中.
(1)若金属棒距导轨下端为L2=0.2m,磁场随时间变化的规律如图乙所示,为保持金属棒静止,试求作用在金属棒中央、沿竖直方向的外力随时间变化的关系式;
(2)若所加匀强磁场的磁感应强度大小恒为B′,通过恒定功率Pm=6W的竖直向上的拉力使棒从静止开始向上运动,棒向上运动的位移随时间变化的情况如图丙所示,图中OA段为曲线,AB段为直线,其反向延长线与t轴的交点坐标为(0.6,0).试求磁感应强度B′的大小和变速运动阶段在电阻R上产生的热量.
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如图所示,两根水平放置的平行光滑导轨上,有两根可以移动的、垂直导轨的导体棒ab和cd,导轨的间距为25cm,ab棒和cd棒的阻值均为2Ω,导轨的电阻不计.现将cd棒用一根绝缘细绳水平拉住,细绳所能承受的最大拉力为2N.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为4T.今在棒ab上作用一个与导轨平行向右的恒力F,直到细绳被拉断.则细绳被拉断时,求:
(1)cd棒中电流强度的大小
(2)ab棒的速度大小.
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