3.在光滑的水平地面上方,有兩個磁感應(yīng)強度大小均為B,方向相反的水平勻強磁場,如圖所示的PQ為兩個磁場的邊界,磁場范圍足夠大,一個邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正三角形金屬線框垂直磁場方向,以初速度v從圖中虛線位置向右運動(線框平面保持豎直),當(dāng)運動到如圖所示實線的位置時,金屬線框的速度為$\frac{1}{2}$v,則下列說法正確的是( 。
A.此時金屬線框中的電功率為$\frac{3{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{2R}$
B.此時金屬線框的加速度為$\frac{3{B}^{2}{a}^{2}v}{4mR}$
C.此過程中通過金屬線框某截面的電量為$\frac{\sqrt{3}B{a}^{2}}{4R}$
D.此過程中回路產(chǎn)生的電能為$\frac{3}{8}$mv2

分析 由導(dǎo)體切割磁感線公式可求得感應(yīng)電動勢,由功率公式可求得電功率;由閉合電路歐姆定律可求得電路中的電流,則可求得安培力,由牛頓第二定律求得加速度;由法拉第電磁感應(yīng)定律可求得通過截面的電量,由能量守恒定律求得回路中產(chǎn)生的電能.

解答 解:A、三角形線框運動到圖示位置時,在各自磁場切割磁感線的有效長度l=$asin60°=\frac{\sqrt{3}}{2}a$,線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=$2Bl\frac{v}{2}=\frac{\sqrt{3}}{2}Ba$v,此時金屬框的電功率$P=\frac{{E}^{2}}{R}=\frac{3{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{4R}$,故A錯誤;
B、線框的感應(yīng)電流為I=$\frac{E}{R}=\frac{\sqrt{3}Bav}{2R}$,由牛頓第二定律可知:BIl+BIl=ma,可得金屬框的加速度a=$\frac{2BIl}{m}=\frac{2B\frac{\sqrt{3}Bav}{2R}•\frac{\sqrt{3}}{2}a}{m}=\frac{3{B}^{2}{a}^{2}v}{2mR}$,故B錯誤;
C、金屬框的感應(yīng)電動勢$E=\frac{△φ}{△t}$,感應(yīng)電流I=$\frac{E}{R}$,流過金屬框的電荷量Q=It=$\frac{△φ}{R}$=$\frac{B•\frac{\sqrt{3}}{4}{a}^{2}}{R}=\frac{\sqrt{3}B{a}^{2}}{4R}$,故C正確;
D、由題意知,回路中損失的機械能用于克服安培力做功即產(chǎn)生電能,根據(jù)能量守恒定律可知:回路中產(chǎn)生的電能${E}_{電}=\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m(\frac{v}{2})^{2}=\frac{3}{8}m{v}^{2}$,故D正確.
故選:CD.

點評 本題考查電磁感應(yīng)規(guī)律、閉合電路歐姆定律、安培力公式、能量守恒定律等等,難點是搞清楚磁通量的變化和切割磁感線時的有效切割長度.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.如圖是電場中某區(qū)域的電場分布圖,a、b是電場中的兩點,則(  )
A.a和b點的電場強度等大、同向
B.a點的電場強度較大
C.同一個檢驗點電荷放在a點所受的電場力比放在b點時所受電場力大
D.同一個檢驗點電荷放在b點所受的電場力比放在a點時所受電場力大

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

16.如圖所示,質(zhì)最為0.lkg的小球恰好可以在半徑為0.1m的豎直光滑圓形軌道內(nèi)側(cè)做圓周運動,取g=l0m/s2,則小球經(jīng)過軌道最高點B時的速度為1m/s,小球經(jīng)過最低點A時對軌道的壓力大小為6 N.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.一小球豎直向上拋出,最終落回拋出點,假如小球所受空氣阻力大小恒定,下列說法正確的是(  )
A.小球拋出時的速度大小和落地時的速度大小相同
B.小球上升的時間大于下落的時間
C.小球上升時合力的功率大于下落時合力的功率
D.小球上升過程的機械能損失小于下降過程的機械能損失

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.下列運動模型中,可以將運動物體看作質(zhì)點的是( 。
A.木桿繞著它固定的一端旋轉(zhuǎn)
B.被線懸著的小球做擺動,線長10cm,小球直徑5cm
C.月球繞地球旋轉(zhuǎn)
D.氣缸中滑動著的活塞

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

8.在“探究導(dǎo)體電阻與材料關(guān)系”的實驗中,某種待測材料金屬絲接入電路部分的長度約為50cm,所用測量儀器均已校準(zhǔn).
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)應(yīng)為0.531mm(該值接近多次測量的平均值).
(2)某實驗小組用伏安法測金屬絲的電阻.記錄實驗數(shù)據(jù)如下:
次數(shù)1234567
U/V0.100.300.701.001.501.702.30
I/A0.0210.0650.1600.2200.3400.4600.520
由以上實驗數(shù)據(jù)可知:
①本次實驗的電流表選用的是B、電壓表選用的是C(填以下器材前的字母).
A.電流表A1( 0~100mA,內(nèi)阻約為l0Ω)
B.電流表A2( 0~0.6A,內(nèi)阻約為0.1Ω)
C.電壓表V1(0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)
D.電壓表V2(0~15V,內(nèi)阻約為15kΩ)
E.滑動變阻器R(0~20Ω,額定電流2A)
F.電池組(電動勢為3V,內(nèi)阻約1Ω)
還有開關(guān)、導(dǎo)線若干
由以上數(shù)據(jù),畫出測量Rx電路的原理圖
③可以估算出金屬絲電阻率的數(shù)量級約為10-6Ω•m.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

15.在“測定金屬電阻率”的實驗過程中
(1)若合金絲長度為L,直徑為D,阻值為R,則其電阻率ρ=$\frac{πR{D}^{2}}{4L}$.
(2)用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖所示,讀數(shù)為1.881mm.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.下列說法錯誤的是( 。
A.做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能
B.物體的內(nèi)能增加,其溫度可能不變
C.熱量不可能從低溫物體傳遞到高溫物體
D.不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其它影響

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.如圖所示,水平面上O點的正上方有一個靜止物體P,炸成兩塊a、b水平飛出,分別落在A點和B點,且OA>OB.若爆炸時間極短,空氣阻力不計,則(  )
A.落地時a的速度大于b的速度
B.落地時a的速度小于b的速度
C.爆炸過程中a增加的動能大于b增加的動能
D.爆炸過程中a增加的動能小于b增加的動能

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同步練習(xí)冊答案