如图,电阻不计的足够长“U”形金属框abcd置于水平绝缘平台上,ad与bc边平行,质量为m、阻值为R的光滑导体棒MN平行ab边置于金属框上,且与金属框保持良好接触。整个装置始终处于竖直向下,磁感应强度大小为的匀强磁场中。已知ab边、MN棒长度均为L,ab边与MN距离为,金属框abcd与绝缘平台间的滑动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:
(1)若保持金属框静止,导体棒以速度v匀速运动时,回路中的电流大小I;
(2)若对导体棒MN施加水平向右恒力,MN棒所能到达的最大速度;
(3)若对导体棒MN施加水平外力使其保持静止,磁感应强度大小随时间变化满足,当金属框将要发生滑动的时刻t。
(1)若保持金属框静止,导体棒以速度v匀速运动时,回路中的电流大小I;
(2)若对导体棒MN施加水平向右恒力,MN棒所能到达的最大速度;
(3)若对导体棒MN施加水平外力使其保持静止,磁感应强度大小随时间变化满足,当金属框将要发生滑动的时刻t。
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福建省南平市2022-2023学年高二下学期期末质量检测物理试题江西省九江市德安县第一中学2022-2023学年高二下学期7月期末物理试题(已下线)猜想05 电磁感应现象和楞次定律(12大题型)【考题猜想】-2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲(人教版2019)
更新时间:2023-07-08 12:42:30
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较难
(0.4)
【推荐1】近日,某研究团队的“实验证实超导态‘分段费米面’”科研成果入选2022年度“中国科学十大进展”,超导体圆环半径为r,常温下电阻为R,圆环的环横截面半径远小于圆环半径。
(1)如图1,钕磁铁沿圆环轴线从上到下穿过,圆环面上沿轴线方向的磁感应强度分量的平均值随时间变化的情况如图2所示(已作简化处理),求时间内圆环中电流的大小与方向(从上往下看);
(2)求(1)过程中时间内圆环产生的焦耳热;
(3)磁单极子是理论物理中指一些仅带有极或极单一磁极的磁性物质,它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布,如图3所示,图中包围一个极的磁单极子球面的磁通量为,此磁单极子从上向下以恒定速度沿轴线穿过低温超导态的圆环,求该磁单极子到达圆环中心时圆环中的感应电动势;(不考虑线圈的自感)
(4)当磁单极子穿过环后(看作相距无穷远),研究人员测得环中初始电流为,设环中单位体积的自由电子数为,电子质量为、电荷量为,环的电阻率为.经一年以上的时间检测出电流变化量,其中,求的值。
提示1:导体中的电流可表示为,其中为单位体积的自由电荷数,为自由电荷带电量,为导体截面积,为电荷定向移动速率。
提示2:本题中可把情境理想化:各个自由电荷定向运动的速率都是相同的。
提示3:当,
(1)如图1,钕磁铁沿圆环轴线从上到下穿过,圆环面上沿轴线方向的磁感应强度分量的平均值随时间变化的情况如图2所示(已作简化处理),求时间内圆环中电流的大小与方向(从上往下看);
(2)求(1)过程中时间内圆环产生的焦耳热;
(3)磁单极子是理论物理中指一些仅带有极或极单一磁极的磁性物质,它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布,如图3所示,图中包围一个极的磁单极子球面的磁通量为,此磁单极子从上向下以恒定速度沿轴线穿过低温超导态的圆环,求该磁单极子到达圆环中心时圆环中的感应电动势;(不考虑线圈的自感)
(4)当磁单极子穿过环后(看作相距无穷远),研究人员测得环中初始电流为,设环中单位体积的自由电子数为,电子质量为、电荷量为,环的电阻率为.经一年以上的时间检测出电流变化量,其中,求的值。
提示1:导体中的电流可表示为,其中为单位体积的自由电荷数,为自由电荷带电量,为导体截面积,为电荷定向移动速率。
提示2:本题中可把情境理想化:各个自由电荷定向运动的速率都是相同的。
提示3:当,
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图1所示,在电磁炉上放置装有适量水的平底锅,再将一个连有小灯泡的线圈套在平底锅外,可以看到小灯泡被点亮。其中,线圈和小灯泡组成的电路如图2所示。当电磁炉工作时,假设线圈所在空间均匀分布有与线圈平面垂直的磁场,磁感应强度变化率B0cost。
(1)①请分析说明小灯泡被点亮的原因;
②要使小灯泡亮度变化,可以采取哪些具体措施;
(2)有一种电磁炉专用锅,假设其锅底可等效成一系列半径不同的同心导电环,如图3所示,导电环之间彼此绝缘。设导电环单位长度的电阻为R0,忽略不同环中感应电流之间的相互影响,不计其他能量损失。求其中半径为r的导电环的热功率。
(1)①请分析说明小灯泡被点亮的原因;
②要使小灯泡亮度变化,可以采取哪些具体措施;
(2)有一种电磁炉专用锅,假设其锅底可等效成一系列半径不同的同心导电环,如图3所示,导电环之间彼此绝缘。设导电环单位长度的电阻为R0,忽略不同环中感应电流之间的相互影响,不计其他能量损失。求其中半径为r的导电环的热功率。
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,面积为S的单匝圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合电路,不计圆形金属线圈导线的电阻线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k的磁场Bt。电阻R两端并联一对平行金属板M、N,两板间距为d,N板有侧xOy坐标系(坐标原点O在N板的下端)的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场边界OA和y轴的夹角∠AOy=45°,AOx区域为无场区。在靠近M板处的P点由静止释放一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),经过N板的小孔,从点Q(0,)垂直y轴进入第一象限,经OA上某点离开磁场,最后垂直x轴离开第一象限。求∶
(1)平行金属板M、N获得的电压U;
(2)yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B。
(1)平行金属板M、N获得的电压U;
(2)yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B。
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的型导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻的金属棒的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路;与斜面底边平行,长度。初始时与相距,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;金属棒在磁场中做匀速运动,直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间,导体框的边正好进入磁场,并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好,磁场的磁感应强度大小,重力加速度大小取,。求:
(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;
(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数。
(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;
(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数。
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图甲所示,利用粗糙绝缘的水平传送带输送一正方形单匝金属线圈abcd,传送带以恒定速度v0运动。传送带的某正方形区域内,有一竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。当金属线圈的bc边进入磁场时开始计时,直到bc边离开磁场,其速度与时间的关系如图乙所示,且在传送带上始终保持ad、bc边平行于磁场边界。已知金属线圈质量为m,电阻为R,边长为L,线圈与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求下列问题:
(1)线圈刚进入磁场时的加速度大小;
(2)正方形磁场的边长d。
(1)线圈刚进入磁场时的加速度大小;
(2)正方形磁场的边长d。
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较难
(0.4)
【推荐3】如图所示,总电阻为、半径为R的单匝圆形导体线圈,两端与导轨相连,处于竖直向下匀强磁场中,其磁感应强度B随时间变化规律为,其中为已知量。是三根材质和粗细相同的匀质金属棒,棒的长度为、电阻为、质量为.导轨与平行且间距为d,导轨与平行且间距为,和的长度相同且与、的夹角均为。由磁场源S产生的正方形边界匀强磁场存在于区域I中,边长为、方向竖直向下、磁感应强度大小为。区域是和区域相邻的边长也为L的正方形区域,时间内,水平外力使棒在区域I中某位置保持静止,且其两端分别与导轨与对齐。其余导体电阻均不计,导轨均固定于水平面内,不计一切摩擦。
(1)求和内圆形导体线圈产生的电动势多大?
(2)求内使棒保持静止的水平外力F;
(3)在以后的某时刻,撤去右侧圆形磁场,在外力作用下磁场源S以速度向左匀速运动,当磁场从区域I内全部移入区域Ⅱ时,导体棒速度恰好达到且恰好进入区域Ⅱ,求金属棒与区域Ⅰ左边界的初始距离;
(4)在(3)前提下,若磁场全部移入区域Ⅱ时立刻停下,求导体棒运动到时的速度v。
(1)求和内圆形导体线圈产生的电动势多大?
(2)求内使棒保持静止的水平外力F;
(3)在以后的某时刻,撤去右侧圆形磁场,在外力作用下磁场源S以速度向左匀速运动,当磁场从区域I内全部移入区域Ⅱ时,导体棒速度恰好达到且恰好进入区域Ⅱ,求金属棒与区域Ⅰ左边界的初始距离;
(4)在(3)前提下,若磁场全部移入区域Ⅱ时立刻停下,求导体棒运动到时的速度v。
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