電磁感應中的能量問題總結

2021-10-30 09:26:05 字數 4883 閱讀 6025

電磁感應總結

1..如圖所示,矩形線圈一邊長為d,另一邊長為a,電阻為r,當它以速度v勻速穿過寬度為l,磁感應強度為b的勻強磁場過程中,若ld,產生的電能為

2..如圖所示,在豎直向上b=0.2t的勻強磁場內固定一水平無電阻的光滑u形金屬導軌,軌距50cm。

金屬導線ab的質量m=0.1kg,電阻r=0.02ω且ab垂直橫跨導軌。

導軌中接入電阻r=0.08ω,今用水平恒力f=0.1n拉著ab向右勻速平移,則:

(1)ab 的運動速度為多大?

(2)電路中消耗的電功率是多大?

(3)撤去外力後r上還能產生多少熱量?

3:兩根金屬導軌平行放置在傾角為θ=30°的斜面上,導軌左端接有電阻r=10ω,導軌自身電阻忽略不計。勻強磁場垂直於斜面向上,磁感強度b=0.

5t。質量為m=0.1kg,電阻可不計的金屬棒ab靜止釋放,沿導軌下滑。

如圖所示,設導軌足夠長,導軌寬度l=2m,金屬棒ab下滑過程中始終與導軌接觸良好,當金屬棒下滑h=3m時,速度恰好達到最大值v=2m/s。求此過程中電阻中產生的熱量。

4:如圖所示,具有水平的上介面的勻強磁場,磁感強度為b,方向水平指向紙內,乙個質量為m,總電阻為r的閉合矩形線框abcd在豎直平面內,其ab邊長為l,bc邊長為h,磁場寬度大於h,線框從ab邊距磁場上介面h高處自由落下,線框下落時,保持ab邊水平且線框平面豎直.已知ab邊進入磁場以後,cd邊到達上邊界之前的某一時刻線框的速度已達到這一階段的最大值,此時cd邊距上邊界為h1,求:

(1)線框ab邊進入磁場時的速度大小;

(2)從線框ab邊進入磁場到線框速度達到最大的過程中,線框中產生的熱量;

5.有一邊長為l=0.1m的正方形導線框abcd,質量m=10g,由高度h=0.2m處自由下落,如圖所示,其下邊ab進入勻強磁場區域後,線圈開始做勻速運動,直到其上邊cd剛剛開始穿出勻強磁場為止,此勻強磁場區域的寬度也為l。

求線框在穿越勻強磁場過程中發出的焦耳熱。(g取10m/s2)

6.如圖所示,abcd為靜止於水平面上寬度為l而長度很長的u形金屬滑軌,bc邊接有電阻r,其它部分電阻不計。ef為一可在滑軌平面上滑動、質量為m的均勻金屬棒。今金屬棒以一水平細繩跨過定滑輪,連線一質量為m的重物。

一勻強磁場b垂直滑軌面。重物從靜止開始下落,不考慮滑輪的質量,且金屬棒在運動中均保持與bc邊平行。忽略所有摩擦力。

則:(1)當金屬棒作勻速運動時,其速率是多少?(忽略bc邊對金屬棒的作用力)

(2)若重物從靜止開始至勻速運動時下落的總高度為h,求這一過程中電阻r上產生的

熱量。7.如圖,固定的水平光滑金屬導軌,間距為l,左端接有阻值為r的電阻,處在方向豎直,磁感應強度為b的勻強磁場中,質量為m的導體棒與固定彈簧相連,放在導軌上,導軌與導體棒的電阻均可忽略。初始時刻,彈簧恰處於自然長度,導體棒具有水平向右的初速度v0 ,在沿導軌往復運動的過程中,導體棒始終與導軌垂直並保持良好接觸。

(1)求初始時刻導體棒受到的安培力?

(2)若導體棒從初始時刻到速度第一次為零時,彈簧的彈性勢能為ep,則這一過程中安培力所做的功w1和電阻r上產生的焦耳熱q1分別為多少?

(3)導體棒往復運動,最終將靜止於何處?從導體棒開始運動直到最終靜止的過程中,電阻r上產生的焦耳熱q為多少?

8.(2006上海物理)如圖所示,平行金屬導軌與水平面成θ角,導軌與固定電阻r1和r2相連,勻強磁場垂直穿過導軌平面.有一導體棒ab,質量為m,導體棒的電阻與固定電阻r1和r2的阻值均相等,與導軌之間的動摩擦因數為μ,導體棒ab沿導軌向上滑動,當上滑的速度為v時,受到安培力的大小為f。此時( )

a.電阻r1消耗的熱功率為fv/3

b.電阻 r1消耗的熱功率為fv/6

c.整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為μm**cosθ

d.整個裝置消耗的機械功率為(f+μmgcosθ)v

9 如圖 16-7-2所示,正方形線圈abcd邊長l=0.20m,質量m=0.10kg ,電阻r=0.

1ω,砝碼質量m= 0.14kg ,勻強磁場b=0.50t.

當m從某一位置下降,線圈上公升到ab邊進入勻強磁場時開始勻速運動,直到線圈全部進入磁場.問線圈運動過程中產生的熱量多大?(g=10m/s2)

10邊長為h的正方形金屬導線框,從圖16-7-7所示的初始位置由靜止開始下落,通過一勻強磁場區域,磁場方向是水平的,且垂直於線框平面,磁場區域寬度等於h,上下邊界如圖16-7-7中水平虛線所示,h>h,從線框開始下落到完全穿過場區的整個過程中

a、 線框中總是有感應電流存在

b、 線框受到磁場力的合力方向先向下,後向上

c、 線框運動的方向始終是向下的

d、 線框速度的大小可能不變。

11在閉合線圈上方有一條形磁鐵自由下落,直到穿過線圈的過程中,下列說法正確的是

e、 磁鐵下落過程中機械能守恆

f、 磁鐵的機械能增加

g、 磁鐵的機械能減少

h、 線圈增加的熱量是由磁鐵減少的機械能轉化而來的

12有一矩形線圈在豎直平面內由靜止開始下落,磁場水平且垂直於線圈平面,當線框的下邊進入磁場而上邊尚未進入勻強磁場的過程中,線圈不可能做:[ ]

a、勻速下落b、加速下落 c、減速下落 d、勻減速下落

13如圖16-7-10所示,mn為金屬桿,在重力作用下貼著豎直平面內的光滑金屬長直導軌下滑,導軌的間距l=10cm,導軌的上端接有r=0.5ω的電阻,導軌和金屬桿的電阻不計,整個裝置處於b=0.5t的水平勻強磁場中,當桿勻速下落時,每秒有0.

02j的重力勢能轉化為電能,則這時mn杆的下落速度v的大小等於多少?

14電阻為r的矩形導線框abcd,邊長ab=l,ad=h,質量為m。自某一高度自由落下,通過一勻強磁場,磁場方向垂直紙面向裡,磁場區域的寬度為h,如圖16-7-12所示。若線框恰好以恆定速度通過磁場,線框內產生的焦耳熱是多少?

(不考慮空氣阻力)

15.光滑平行的金屬導軌mn和pq,間距l=1.0 m,與水平面之間的夾角α=30°,勻強磁場磁感應強度b=2.0 t,垂直於導軌平面向上,mp間接有阻值r=2.

0ω的電阻,其它電阻不計,質量m= 2.0 kg的金屬桿ab垂直導軌放置,如圖甲所示.用恒力f沿導軌平面向上拉金屬桿ab,由靜止開始運動,v—t圖象如圖乙所示,g=10 m/s2,導軌足夠長.

求:(1)恒力f的大小.

(2)金屬桿速度為2.0 m/s時的加速度大小.

(3)根據v-t圖象估算在前0.8 s內電阻上產生的熱量.

16.如圖所示,將兩條傾角θ=30°,寬度l=1 m的足夠長的「u」形平行的光滑金屬導軌固定在磁感應強度b=1 t,範圍足夠大的勻強磁場中,磁場方向垂直於斜面向下.用平行於導軌的牽引力拉一質量m=0.2 kg,電阻r=1ω放在導軌上的金屬棒ab,使之由靜止沿軌道向上運動,牽引力的功率恒為p=6 w,當金屬棒移動s=2.

8 m時,獲得穩定速度,此過程中金屬棒產生熱量q=5.8 j,不計導軌電阻及一切摩擦,取g=10 m/s2.求:

(1)金屬棒達到的穩定速度是多大?

(2)金屬棒從靜止至達到穩定速度時所需的時間多長?

17..在如圖所示的傾角為θ的光滑斜面上,存在著兩個磁感應強度大小為b的勻強磁場,區域i的磁場方向垂直斜面向上,區域ⅱ的磁場方向垂直斜面向下,磁場的寬度均為l,乙個質量為m、電阻為r、邊長也為l的正方形導線框,由靜止開始沿斜面下滑,當ab邊剛越過gh進入磁場ⅰ區時,恰好以速度 v1做勻速直線運動;當ab邊下滑到jp與mn的中間位置時,線框又恰好以速度v2做勻速直線運動,從ab進入gh到mn與jp的中間位置的過程中,線框的動能變化量為△ek,重力對線框做功大小為w1,安培力對線框做功大小為w2,下列說法中正確的有

a.在下滑過程中,由於重力做正功,所以有v2>v1

b.從ab進入gh到mn與jp的中間位置的過程中,機械能守恆

c.從ab進入gh到mn與jp的中間位置的過程,有(w1-△ek)機械能轉化為電能

d.從ab進入gh到mn與jp的中間位置的過程中,線框動能的變化量大小為△ek= w1-w2

動力學問題

1.如圖所示,處於勻強磁場中的兩根足夠長.電阻不計的平行金屬導軌相距lm,導軌平面與水平面成θ=37°角,下端連線阻值為r的電阻.勻強磁場方向與導軌平面垂直.質量為0.2kg.電阻不計的金屬棒放在兩導軌上,棒與導軌垂直並保持良好接觸,它們之間的動摩擦因數為0.25.求:

(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大小;

(2)當金屬棒下滑速度達到穩定時,電阻r消耗的功率為8w,求該速度的大小;

(3)在上問中,若r=2ω,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應強度的大小與方向.

(g=10m/s2,sin37°=0.6, cos37°=0.8)

2兩根光滑的平行金屬導軌,導軌間距為l,導軌的電阻不計,導軌面與水平面的夾角為θ,磁感應強度為b的勻強磁場垂直於導軌面斜向上,如圖16-7-13所示。現把兩根質量各為m,電阻為r的金屬桿ab、cd放在導軌上,杆與導軌垂直。由於杆ab在沿導軌向上的外力作用下向上勻速運動,杆cd保持靜止狀態,求ab杆的速度和所受的沿導軌向上的外力的大小。

3如圖16-7-11所示,豎直向上的勻強磁場磁感應強度b0=0.5t,以△b/△t=0.1t/s在增加。

水平導軌不計電阻和摩擦阻力,寬為0.5m。在導軌上l=0.

8m處擱一導體,它的電阻r0=0.1ω,並且水平細繩通過定滑輪吊著質量為m=2kg的重物。線路中的定值電阻r=0.

4ω,則經過多少時間能吊起重物(g=10m/s2)?

4如圖16-7-8所示,cd、ef為足夠長的光滑平行豎直金屬導軌,磁感應強度b=0.5t的水平勻強磁場與導軌平面垂直,置於導軌上的導體棒mn的長等於導軌間距,其電阻等於電池內阻。電池電動勢e=1.

5v。迴路中其餘電阻不計。若僅閉合s1,mn恰可靜止,若僅閉合s2,則mn棒沿豎直導軌下滑過程中每秒內掃過的最大面積為多少平方公尺?

5.如圖所示,兩條水平虛線之間有垂直於紙面向裡,寬度為d,磁感應強度為b的勻強磁場.質量為m,電阻為r的正方形線圈邊長為l(l< d),線圈下邊緣到磁場上邊界的距離為h.將線圈由靜止釋放,其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時刻的速度都是v0,則在整個線圈穿過磁場的全過程中(從下邊緣進入磁場到上邊緣穿出磁場),下列說法中正確的是 ( )

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