【題目】如圖甲所示,用粗細均勻的導(dǎo)線制成的一只單匝圓形金屬圈,現(xiàn)被一根絕緣絲線懸掛在豎直平面內(nèi)處于靜止狀態(tài),已知金屬圈的質(zhì)量為m=0.1kg,半徑為r=0.1m,導(dǎo)線單位長度的阻值為ρ=0.1Ω/m,.金屬圈的上半部分處在一方向垂直圈面向里的有界勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示.金屬圈下半部分在磁場外.已知從t=0時刻起,測得經(jīng)過10s絲線剛好被拉斷.重力加速度g取10m/s2 . 求:
(1)導(dǎo)體圓中感應(yīng)電流的大小及方向;
(2)絲線所能承受的最大拉力F;
(3)在絲線斷前的10s時間內(nèi)金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q.
【答案】
(1)解:由楞次定律可知,導(dǎo)體圓中電流方向為逆時針方向
由圖乙知, = =0.8T/s
導(dǎo)體圓的電阻為R=2πrρ
圓中感應(yīng)電流I= = = =0.8× =0.2 A
(2)解:10秒末磁感應(yīng)強度B= t=0.8×10T=8T
導(dǎo)體圓受到的安培力F安=BI2r
細線的拉力:F=F安+mg=BI2r+mg
當(dāng)t=10s時,代入數(shù)據(jù)得F=1.32N
(3)解:金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱:Q=I2Rt
代入數(shù)據(jù)得:Q=0.025J
【解析】(1)根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律求圓中感應(yīng)電流;(2)由圖象求出t時刻的磁感應(yīng)強度,受到的安培力,根據(jù)受力平衡求細線的拉力;(3)根據(jù)焦耳定律求金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱.
【考點精析】掌握楞次定律和電磁感應(yīng)與電路是解答本題的根本,需要知道楞次定律適用于一般情況的感應(yīng)電流方向的判定,而右手定則只適用于導(dǎo)線切割磁感線運動的情況,此種情況用右手定則判定比用楞次定律判定簡便;用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向;畫等效電路;運用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解.
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【題目】如圖所示,重為100N的物體靜止在水平地面上.用F=80N的力豎直向上拉該物體時,則物體對地面的壓力為( )
A.0N
B.20N,方向豎直向上
C.20N,方向豎直向下
D.100N,方向豎直向下
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【題目】如圖所示,放在水平桌面上的木塊A處于靜止狀態(tài),所掛的托盤和砝碼總重量為6N,彈簧秤讀數(shù)為2N,滑輪摩擦不計.若輕輕取走部分砝碼,使總重量減小為4N,將會出現(xiàn)的情況是( )
A.A對桌面的摩擦力不變
B.A所受合力增大
C.A仍靜止不動
D.彈簧秤的讀數(shù)減小
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【題目】如圖所示,為了測定個人的反應(yīng)速度,請甲同學(xué)用手指拿著一把直尺上端,尺的零刻度 在下端,乙同學(xué)的手候在尺的零刻度處.當(dāng)甲同學(xué)松開直尺,乙同學(xué)見到直尺下落,立即用 手抓住直尺.另一同學(xué)丙也重復(fù)乙的做法,現(xiàn)記錄乙和丙同學(xué)抓住尺的刻度值分別為20 cm 和 24cm,下列說法中正確的是( )
A.乙同學(xué)反應(yīng)快
B.丙同學(xué)反應(yīng)快
C.乙和丙同學(xué)反應(yīng)一樣快
D.因時間未知,無法比較乙和丙同學(xué)反應(yīng)速度
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【題目】蹦床運動可簡化為一個落到豎直放置的輕彈簧的小球運動,如圖甲所示.質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上端高h處自由下落,接觸彈簧后繼續(xù)向下運動.以小球剛下落開始計時,以豎直向下為正方向,小球的速度v隨時間t變化的圖線如圖乙所示.圖線中的OA段為直線,與曲線ABCD相切于A點.不考慮空氣阻力,則關(guān)于小球的運動過程,下列說法正確的是( )
A.運動的全過程小球機械能守恒
B.下落h高度時小球速度最大
C.小球在t4時刻所受彈簧彈力大于2mg
D.小球在t2時刻重力勢能和彈簧的彈性勢能之和最小
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【題目】閱讀下列內(nèi)容,回答(1)(2)(3)(4)題問題.
電動自行車以其時尚、方便、快捷深受廣大中學(xué)生的喜愛.但由電動自行車引發(fā)的交通 事故也在逐年增多.學(xué)習(xí)交通安全常識、自覺遵守交通法規(guī)是確保學(xué)生交通安全的重要舉措之一.按規(guī)定電動自行車在城區(qū)限速20 km/h.
(1)下列說法正確的是( )
A.電動自行車限速 20 km/h,指的是平均速度
B.電動自行車限速 20 km/h,指的是瞬時速度
C.交通事故發(fā)生時,相互碰撞的速度指的是平均速度
D.在某一路段進行區(qū)間測速,測量的是瞬時速度
(2)某同學(xué)為了判斷自己正常行駛時是否超速,在一次正常行駛途中經(jīng)過某一位置時立刻切斷電源,讓電動自行車沿直線自由滑行.測得電動自行車滑行的最大距離為15m,滑行的時間為5s,則該同學(xué)正常行駛的車速約為( )
A.3km/h
B.3m/s
C.6km/h
D.6m/s
(3)某同學(xué)騎電動自行車在水平公路上以v的恒定速率轉(zhuǎn)彎,已知人和車的總質(zhì)量為m,轉(zhuǎn) 彎的路徑近似看成一段圓弧,圓弧半徑為R,人和車作為一個整體轉(zhuǎn)彎時需要的向心力為( )
A.F= mv2
B.F=mv2R
C.F=
D.F=
(4)隨著我國人民生活水平的不斷提高,家庭中使用的電器越來越多.從能的轉(zhuǎn)化角度分析,下列電器中與電動自行車屬于同一類的是( )
A.電爐
B.電視機
C.電飯煲
D.洗衣機
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【題目】如圖所示,用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ , 線框每一邊的電阻都相等.將線框置于光滑絕緣的水平面上.在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強磁場,磁場邊界間的距離為2l , 磁感應(yīng)強度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下,線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場.在運動過程中線框平面水平,且MN邊與磁場的邊界平行.求:
(1)線框MN邊剛進入磁場時,線框中感應(yīng)電流的大;
(2)線框MN邊剛進入磁場時,M、N兩點間的電壓UMN;
(3)在線框從MN邊剛進入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中,線框中產(chǎn)生的熱量是多少?
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【題目】如圖所示,質(zhì)量M=2kg的木塊套在水平固定桿上,并用輕繩與質(zhì)量m=1kg的小球相連,今用跟水平方向成60°角的力F=10N拉著小球并帶動木塊一起向右勻速運動,運動中M、m的相對位置保持不變,g=10m/s2。在運動過程中,求:
(1)輕繩與水平方向的夾角
(2)木塊M與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ。
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【題目】距地面高5m的水平直軌道A、B兩點相距2m,在B點用細線懸掛一小球,離地高度為h,如圖所示。小車始終以4m/s的速度沿軌道勻速運動,經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下,小車運動至B點時細線被軋斷,最后兩球同時落地。不計空氣阻力,取重力加速度的大小g=10m/s?汕蟮h等于( )
A. 3.75m B. 2.25m
C. 1.25m D. 4.75m
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