在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同.现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,
◎ 题目
在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同.现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,速度为v1=10m/s,随后穿过与线圈平面垂直,磁感应强度B=1.0T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,如图(1)所示.已知小车运动(包括线圈)的速度v随车的位移s变化的v-s图象如图(2)所示.求: (1)小车的水平长度l和磁场的宽度d (2)小车的位移s=10cm时线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a (3)在线圈进入磁场的过程中通过线圈某一截面的电量q (4)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q |
◎ 答案
(1)由图可知,从s=5cm开始,线圈进入磁场,线圈中有感应电流,受安培力作用,小车做减速运动,速度v随位移s减小,当s=15cm时,线圈完全进入磁场,线圈中感应电流消失,小车做匀速运动.因此小车的水平长度l=10cm. 当s=30cm时,线圈开始离开磁场,则d=(30-5)cm=25cm (2)当s=10cm时,由图象中可知线圈右边切割磁感线的速度v2=8m/s 由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流I=
解得:I=
此时线圈所受安培力F=πBIh=100×1×0.4×0.05N=2N 小车的加速度 a=
(3)q=
解得:q=
(4)由图象可知,线圈左边离开磁场时,小车的速度为v3=2m/s. 线圈进入磁场和离开磁场时,克服安培力做功,线圈的动能减少,转化成电能消耗在线圈上产生电热. Q=
解得线圈电阻发热量Q=57.6J 答: (1)小车的水平长度l为10cm,磁场的宽度d为25cm. (2)小车的位移s=10cm时线圈中的电流大小I为0.4A,此时小车的加速度a为1.67m/s2. (3)在线圈进入磁场的过程中通过线圈某一截面的电量q为
(4)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q为57.6J. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,高h=0.05m、总电阻R=100Ω、n=100匝矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同.现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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下一篇:如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一竖直面上,两导轨间距d=1m,电灯L的电阻R=4Ω,导轨上放一质量m=1kg、电阻r=1Ω的金属杆,长度与金属导轨等宽,与导轨
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