分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,結(jié)合閉合電路歐姆定律,及焦耳定律,即可求解;
(2)根據(jù)題意,求得斡旋電場,再確定電場力的大小,根據(jù)動能定理,從而求出運(yùn)動的圈數(shù);再由運(yùn)動的合成與分解,結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式與牛頓第二定律,即可求解.
解答 解:(1)導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,將產(chǎn)生感生電動勢,
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感生電動勢為$E=\frac{△Φ}{△t}=\frac{△Bs}{△t}$=πr2k,
$I=\frac{E}{{R}_{0}}=\frac{π{r}^{2}k}{{R}_{0}}$,
在T時間內(nèi)導(dǎo)體圓環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱為:
Q=I2R0T,
解得$Q=\frac{T{π}^{2}{k}^{2}{r}^{4}}{{R}_{0}}$
(2)①根據(jù)題意可知,磁場變化將在真空管道處產(chǎn)生渦旋電場,該電場的電場強(qiáng)度為:
${E}_{電}=\frac{E}{2πr}=\frac{kr}{2}$,
小球在該電場中受到的電場力的作用,電場力的大小為:
$F={E}_{電}q=\frac{kqr}{2}$,
電場力的方向與真空管道相切,即與速度方向始終相同,小球?qū)患铀,動能增大?br />根據(jù)動能定理可得 Fs=Em,小球運(yùn)動的圈數(shù)為 $N=\frac{s}{2πr}$,
解得:N=$\frac{{E}_{m}}{kqπ{r}^{2}}$;
②小球的切向加速度大小為:$a=\frac{F}{m}=\frac{kqr}{2m}$,
由于小球沿速度方向受到大小恒定的電場力,所以經(jīng)過時間t0,
小球的速度大小v滿足v=at0,
小球沿管道做圓周運(yùn)動,因?yàn)樾∏蚺c管道之間沒有相互作用力,所以,小球受到洛倫茲力提供小球的向心力,
設(shè)所加的洛倫茲力提供小球的向心力,設(shè)所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,
則有:$qv{B}_{0}=\frac{m{v}^{2}}{r}$,
解得:${B}_{0}=\frac{1}{2}k{t}_{0}$.
答:(1)在T時間內(nèi)導(dǎo)體圓環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱$\frac{T{π}^{2}{k}^{2}{r}^{4}}{{R}_{0}}$;
(2)①若小球由靜止經(jīng)過一段時間加速,獲得動能Em,求小球在這段時間內(nèi)在真空細(xì)管道內(nèi)運(yùn)動的圈數(shù)$\frac{{E}_{m}}{kqπ{r}^{2}}$;
②若在真空細(xì)管道內(nèi)部空間加有方向豎直向上的恒定勻強(qiáng)磁場,小球開始運(yùn)動后經(jīng)過時間t0,小球與環(huán)形真空細(xì)管道之間恰好沒有作用力,求在真空細(xì)管道內(nèi)部所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為$\frac{1}{2}k{t}_{0}$.
點(diǎn)評 考查電磁學(xué)與力學(xué)綜合運(yùn)用的內(nèi)容,掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律與焦耳定律的應(yīng)用,理解動能定理及牛頓運(yùn)動定理,
注意電場強(qiáng)度與電動勢的符號區(qū)別,此題難度較大.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 剛撤去外力F時,F(xiàn)N=$\frac{F+mg}{3}$ | B. | 彈簧彈力等于F時,F(xiàn)N=$\frac{F}{3}$ | ||
C. | 當(dāng)兩物體速度最大時,F(xiàn)N=mg | D. | 當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時,F(xiàn)N=0 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 這個反應(yīng)既不是聚變反應(yīng)也不是裂變反應(yīng) | |
B. | 這個反應(yīng)的核反應(yīng)方程式$\left.\begin{array}{l}{2}\\{1}\end{array}\right.$H+$\left.\begin{array}{l}{3}\\{1}\end{array}\right.$H→$\left.\begin{array}{l}{4}\\{2}\end{array}\right.$He+$\left.\begin{array}{l}{1}\\{0}\end{array}\right.$n+γ | |
C. | 輻射出的γ光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2 | |
D. | 輻射出的γ光子的波長λ=$\frac{h}{({m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}-{m}_{4})c}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度比中軌道衛(wèi)星向心加速度大 | |
B. | 靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的線速度均大于地球的第一宇宙速度 | |
C. | 靜止軌道衛(wèi)星比中軌道衛(wèi)星的周期大 | |
D. | 地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的向心加速度比靜止軌道衛(wèi)星向心加速度大 |
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