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如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r＝0.1 m、匝數(shù)n＝20的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示）。在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2 T，線圈的電阻為2 Ω，它的引出線接有8 Ω的小電珠L（可以認(rèn)為電阻為定值）。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時（x取向右為正），求：

（1）線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小，并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖像（在圖甲中取電流由C向上流過電珠L到D為正）；
（2）每一次推動線圈運動過程中作用力F的大小；
（3）該發(fā)電機的輸出功率P（摩擦等損耗不計）；
（1）見下圖；（2）0.5 N；（3）0.32 W

試題分析：（1）從圖可以看出，線圈往返的每次運動都是勻速直線運動，其速度為
線圈做切割磁感線E＝2n（rBv＝2（20（3.14（0.1（0.2（0.8 V＝2 V  感應(yīng)電流
電流圖像如上圖
（2）于線圈每次運動都是勻速直線運動，所以每次運動過程中推力必須等于安培力。
F推＝F安＝nILB＝2nI（rB＝2（20（0.2（3.14（0.1（0.2 N＝0.5 N。 
（3發(fā)電機的輸出功率即燈的電功率．P＝I2R2＝0.22（8 W＝0.32 W  
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示，回路中有一個C=60μF的電容器，已知回路的面積為1.0×10-2m2，垂直穿過回路的磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化圖象如圖乙所示，求：
（1）t=5s時，回路中的感應(yīng)電動勢；
（2）電容器上的電荷量．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖甲所示，間距為L、電阻不計的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上．在MNPQ矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B；在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面向下的磁場，磁感應(yīng)強度Bt隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示(tx是未知量)，Bt的最大值為2B．現(xiàn)將一根質(zhì)量為m、電阻為R、長為L的金屬細(xì)棒cd跨放在MNPQ區(qū)域間的兩導(dǎo)軌上,并把它按住，使其靜止．在t=O時刻，讓另一根長為L的金屬細(xì)棒ab(其電阻Rx是未知量)從CD上方的導(dǎo)軌上由靜止開始下滑，同時釋放cd棒。已知CF長度為2L，兩根細(xì)棒均與導(dǎo)軌良好接觸，在ab從圖中位置運動到EF處的過程中，cd棒始終靜止不動，重力加速度為g．
 
(1)求上述過程中cd棒消耗的電功率，并確定MNPQ區(qū)域內(nèi)磁場的方向．
(2) ab棒質(zhì)量
(3)確定未知量Rx及tx的值．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具，它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長邊MN為l平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖l所示。列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強度B沿O x方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強度相同，整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強度隨時問的變化可以忽略，并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時刻速度為v

（v＜v0）
（1）簡要敘述列車運行中獲得驅(qū)動力的原理；
（2）為使列車獲得最大驅(qū)動力，寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；
（3）計算在滿足第（2）問的條件下列車速度為v時驅(qū)動力的大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

人造衛(wèi)星繞地球飛行時，軌道各處的磁感應(yīng)強度不同，金屬外殼的人造地球衛(wèi)星運行時，外殼中總有微弱的感應(yīng)電流，因此，可能使（　�。�
A．衛(wèi)星的機械能減小，軌道高度變小
B．衛(wèi)星的機械能減小，軌道高度變大
C．衛(wèi)星的機械能減小，軌道高度不變
D．對衛(wèi)星的運行無任何影響

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（20分）“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快，效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計，軌道寬為L＝0.2m。在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝1×102T�！半姶排凇睆楏w總質(zhì)量m=0.2kg，其中彈體在軌道間的電阻R＝0.4Ω�？煽仉娫吹膬�(nèi)阻r=0.6Ω，電源的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。在某次試驗發(fā)射時，電源為加速彈體提供的電流是I＝4×103A，不計空氣阻力。求：

（1）彈體所受安培力大�。�
（2）彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要多長？
（3）彈體從靜止加速到4km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量；
（4）請說明電源的電壓如何自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18）如圖所示，光滑的定滑輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線，線的一端系一質(zhì)量為3m的重物，另一端系一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿。在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF，在QF之間連接有阻值為R的電阻，其余電阻不計，磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直，開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端QF處，將重物由靜止釋放，當(dāng)重物下降h時恰好達(dá)到穩(wěn)定速度而勻速下降。運動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，（忽略所有摩擦，重力加速度為g），求：

（1）電阻R中的感應(yīng)電流方向；
（2）重物勻速下降的速度v；
（3）重物從釋放到下降h的過程中，電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱QR；
（4）若將重物下降h時的時刻記作t=0，速度記為v0，從此時刻
起，磁感應(yīng)強度逐漸減小，若此后金屬桿中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感應(yīng)強度B怎樣隨時間t變化（寫出B與t的關(guān)系式）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，粗糙的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為，寬為L，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌上、下兩邊分別連接電阻R1和R2，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g。則導(dǎo)體棒ab沿著導(dǎo)軌下滑的過程中（ ）
A．R1和R2發(fā)熱功率之比P1：P2=R2：R1
B．導(dǎo)體棒勻速運動時的速度
C．安培力對導(dǎo)體棒做的功等于導(dǎo)體棒機械能的減少量
D．重力和安培力對導(dǎo)體棒做功之和大于導(dǎo)體棒動能的增量

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（9分）兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為,其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角.完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m="0.02" kg,電阻均為R="0.1" Ω,整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B="0.2" T,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運動，而棒cd恰好能夠保持靜止.取g="10" m/s2,問：

(1)通過棒cd的電流I是多少，方向如何？
(2)棒ab受到的力F多大？
(3)棒cd每產(chǎn)生Q="0.1" J的熱量，力F做的功W是多少？

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同步練習(xí)冊答案