(四)电磁感应中动量定理.动能定理的应用 11.如图所示.将边长为a.质量为m.电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出.穿过宽度为b.磁感应强度为B的匀强磁场.磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半.线框离开磁场后继续上升一段高度.然后落下并匀速进人磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力F阻且线框不发生转动.求:(1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度V2, (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度V1, (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q. 解析:(1)若线框在下落阶段能匀速地进入磁场.则线框在进入磁场的过程中受力平衡.则据平衡条件可知线框在进入磁场瞬间有:.解得: (2)线框从离开磁场至上升到最高点过程中据动能定理有: ① 线框从最高点回落至进入磁场前瞬间的过程据动能定理有: ② 联立①②可解得:.代入可得: (3)设线框进入磁场的速度为v0.则线框在向上通过磁场过程中要克服重力.空气阻力及安培力做功.而克服安培力做功的量即是此过程中产生电能的量.也即是产生的热量Q.根据能量守恒定律有:.又由题可知 故可得 点评:从能量转化的角度来看.电磁感应是其它形式能量转化为电能的过程.而功是能量转化的量度.所以这种能量的转化是通过安培力做功来实现的.有多少其它形式能量转化为电能.就克服安培力做了多少功.也就是说克服安培力做功的量.就是产生电能的量.而电能最终都转化成内能.换而言之.克服安培力做的功就是电路的发热量.克服安培力做功的功率即是回路所消耗的电功率. 12.如图所示.MN.PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨.匀强磁场的磁感线垂直导轨平面.导轨左端接阻值为的电阻.电阻两端并联一电压表.垂直导轨跨接一金属杆ab.ab的质量为.电阻.ab与导轨间动摩擦因数.导轨电阻不计.现用的恒力水平向右拉ab.使之从静止开始运动.经时间后.ab开始做匀速运动.此时电压表示数.重力加速度.求: (1)ab杆匀速运动时.外力F的功率, (2)ab杆匀加速过程中.通过R的电量, (3)ab杆加速运动的距离. 解析:(1)设导轨间距为L.磁感应强度为B.ab杆匀速运动的速度为v.电流为I.此时ab杆受力如图所示.由平衡条件得: ① 由欧姆定律得: ② 联立①②可得: . 则F功率: (2)设ab杆的加速时间为t.加速过程的平均感应电流为.由动量定理得 解得: ③ (3)设加速运动距离为s.由法拉第电磁感应定律得 ④ 又 ⑤ 联立③④⑤可解得: 点评:在电磁感应中求解电量通常有两种方法:(1)通过安培力的冲量来求解.因安培力的冲量可表示为.所以我们可用动量定理求出安培力的冲量即可求出电量.(2)通过法拉第电磁感应定律来求解.平均感应电动势为.平均感应电流为.则电量. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(09·四川·25) (20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q="0.2" C.将弹簧拉至水平后,以初速度V0="20" m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小V="15" m/s.若O、O1相距R="1.5" m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r="0.5" m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g="10" m/s2。那么,

(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?
(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。
(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。

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(09·四川·25) (20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后,以初速度V0=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g=10 m/s2。那么,

(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?

(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。

(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。

 

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精英家教网(1)在研究性学习的过程中,针对能源危机、大气污染等问题同学们提出如下四个活动方案,哪些从理论上讲是可行的
 

A.某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路,利用电磁感应激起电流后,由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光
B.发明一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下
C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝,成为新能源
D.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题
(2)如图所示,用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气,活塞上放一砝码,活塞和砝码的总质量为m,现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T1升高到T2,且空气柱的高度增加了△l,已知加热时气体吸收的热量为Q,外界大气压强为P0,问:此过程中被封闭气体的内能变化了多少?

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(1)在研究性学习的过程中,针对能源危机、大气污染等问题同学们提出如下四个活动方案,哪些从理论上讲是可行的______
A.某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路,利用电磁感应激起电流后,由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光
B.发明一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下
C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝,成为新能源
D.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题
(2)如图所示,用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气,活塞上放一砝码,活塞和砝码的总质量为m,现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T1升高到T2,且空气柱的高度增加了△l,已知加热时气体吸收的热量为Q,外界大气压强为P,问:此过程中被封闭气体的内能变化了多少?

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[物理——选修3-3](15分)

   (1)(5分)在研究性学习的过程中,针对能源危机、大气污染等问题同学们提出如下四个活动方案,哪些从理论上讲是可行的                                             

A.某国际科研小组正在研制利用超导材料制成灯泡的灯丝和闭合电路,利用电磁感应激起电流后,由于电路电阻为零从而使灯泡一直发光

B.发明一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下

C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝,成为新能源

D.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题

   (2)(10分)如图所示,用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气,活塞上放一砝码,活塞和砝码的总质量为m,现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T1升高到T2,且空气柱的高度增加了∆l, 已知加热时气体吸收的热量为Q,外界大气压强为P0,问:此过程中被封闭气体的内能变化了多少?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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