山东省菏泽市2016-2017学年高二(下)第一次统考物理试卷(3月份)(解析版)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2016-2017学年山东省菏泽市高二(下)第一次统考物理试卷(3
月份)
一、选择题:本题共10小题。
每小题4分。
(在每小题给出的四个选项中。
第1-7题只有一项符合题目要求,第8-10题有多项符合题目要求,全部选对的的4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.下列说法中,正确的是()
A.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
B.线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大
C.线圈放在磁感应强度越强的地方,产生的感应电动势一定越大
D.线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大
2.如图,理想变压器原线圈输入电压u=U m sinωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器,V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是()
A.I1和I2表示电流的瞬时值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变小
3.如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个感应电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中错误的是()
A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关
C.动生电动势的产生与电场力有关
D.动生电动势和感生电动势的产生原因是不一样的
4.下列说法正确的是()
A.用交流电压表测量电压时,指针来回摆动
B.用电器上所标电压值是交流电的最大值
C.如果交流电的最大值是5A,则最小值为﹣5A
D.一周期内交流电的方向改变两次
5.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N 极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()
A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电
6.如图所示,一单匝矩形线圈abcd,已知ab边长为l1,bc边长为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动,则t时刻线圈中的感应电动势为()
A.0.5Bl1l2ωsinωt B.0.5Bl1l2ωcosωt
C.Bl1l2ωsinωt D.Bl1l2ωcosωt
7.如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是()
A.向左拉出和向右拉出时,环中感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向
D.将圆环拉出磁场的过程中,当环全部处在磁场中运动时,也有感应电流产生8.理想变压器在正常工作时,原、副线圈中不一定相同的物理量是()A.每匝线圈中磁通量的变化率
B.交变电流的频率
C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
9.如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略.下列说法中正确的是()
A.合上开关K接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮
B.合上开关K接通电路时,A1和A2始终一样亮
C.断开开关K切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D.断开开关K切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
10.某小型水电站的电能输送示意图如下.发电机的输出电压为220V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原副线匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V的用电器正常工作,则()
A.<
B.>
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
二、实验题(本题3个小题,共12分)
11.电磁感应现象是英国物理学家首先发现的.探究这个现象应选用如图中(填“甲”或“乙”)所示的装置进行实验.
12.如图为研究电磁感应现象实验的示意图,电流从灵敏电流计G的“+”接线柱流入时,表针向右偏转;从“﹣”接线柱流入时,表针向左偏转.在图中表针向偏转.
13.一水平放置的矩形线圈abcd在条形磁铁S极附近下落,在下落过程中,线圈平面保持水平,如图所示,位置1和3都靠近位置2,则线圈从位置1到位置2的过程中,线圈内感应电流,线圈从位置2至位置3的过程中,线圈内感应电流.(填:“有”或“无”)
三、解答题(本题包括4小题,共48分)
14.某单匝线圈面积s=0.5m2,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动产生正弦式交流电,电动势随时间变化的函数图象如图所示,试求:
(1)电动势的有效值
(2)线圈转动的周期
(3)线圈转动角速度的大小,
(4)匀强磁场的磁感应强度的大小.
15.如图1所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m 的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.(1)由b向a方向看到的装置如图2所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v 时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.
16.如图所示,线圈内有理想边界的磁场,开始时磁场的磁感应强度为B0.当磁场均匀减小时,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间,若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为d,粒子的质量为m,带电荷量为q.(设线圈的半径为r)求:
(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小.
(2)处于平行板电容器间的粒子的带电性质.
(3)磁感应强度的变化率.
17.如图所示,宽度为L=0.40m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=2.0Ω的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.40T.一根质量为m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=0.50m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直.求:
(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小;
(2)作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率;
(3)当导体棒移动50cm时撤去拉力,求整个运动过程中电阻R上产生的热量.
2016-2017学年山东省菏泽市高二(下)第一次统考物理
试卷(3月份)
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共10小题。
每小题4分。
(在每小题给出的四个选项中。
第1-7题只有一项符合题目要求,第8-10题有多项符合题目要求,全部选对的的4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.下列说法中,正确的是()
A.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
B.线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大
C.线圈放在磁感应强度越强的地方,产生的感应电动势一定越大
D.线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大
【考点】法拉第电磁感应定律.
【分析】对法拉第电磁感应定律的理解E=n,注意区分磁通量、磁通量的变化和磁通量的变化率.
【解答】解:根据法拉第电磁感应定律E=n得感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比.
A、磁通量变化越大,则不知磁通量的变化时间,故不一定越大,故A错误;
B、磁通量越大,是Φ大,但△Φ及则不一定大,故B错误;
C、虽然线圈放在磁感应强度越强的磁场,但可能为零,产生的感应电动势可能为零,故C错误;
D、磁通量变化的快慢用表示,磁通量变化得快,则比值就大,根据法拉第电磁感应定律有产生的感应电动势就越大,故D正确.
故选:D.
2.如图,理想变压器原线圈输入电压u=U m sinωt,副线圈电路中R0为定值电阻,
R是滑动变阻器,V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是()
A.I1和I2表示电流的瞬时值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变小
【考点】变压器的构造和原理.
【分析】在交流电中电表显示的都是有效值,滑片P向下滑动过程中,总电阻减小,只与输入电压和匝数有关,所以U2不变,I1变大.
【解答】解:A、I1和I2表示电流的有效值,A错误;
B、U1和U2表示电压的有效值,B错误;
C、D滑片P向下滑动过程中,只与输入电压和匝数有关,所以U2不变,总电阻减小,那么副线圈的电流I2变大,因此原线圈的电流I1也变大,故C正确,D错误.
故选:C.
3.如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个感应电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中错误的是()
A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关
C.动生电动势的产生与电场力有关
D.动生电动势和感生电动势的产生原因是不一样的
【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;感生电动势、动生电动势.
【分析】导线切割磁感应线时产生的电动势叫动生电动势;磁场变化所产生的电动势叫感生电动势;感生电动势是因为产生了感生电场,而动生电动势是因为洛伦兹力.
【解答】解:A、因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势,故A正确,BCD、动生电动势的产生与洛仑兹力有关,感生电动势与电场力做功有关,所以两种电动势产生的原因不一样,故BD正确,C错误;
本题选错误的,故选:C.
4.下列说法正确的是()
A.用交流电压表测量电压时,指针来回摆动
B.用电器上所标电压值是交流电的最大值
C.如果交流电的最大值是5A,则最小值为﹣5A
D.一周期内交流电的方向改变两次
【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理;正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率.
【分析】电流的有效值是按照电流的热效应定义的,交流电流表和电压表测量的都是有效值;一周期内交流电的方向改变两次.
【解答】解:A、用交流电压表测量电压时,指针指示的是有效值,恒定不变,故A错误;
B、通常用电器上所标电压值是交流电的有效值,故B错误;
C、5A与﹣5A是等大、反向的电流,故C错误;
D、经过一个周期,电流相同;一周期内交流电的方向改变两次;故D正确;
故选:D.
5.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N 极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()
A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电
【考点】法拉第电磁感应定律;电容;楞次定律.
【分析】现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,导致线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电动势,线圈中出现感应电流,由楞次定律可判定电流的方向.当线圈中有电动势后,对电阻来说通电后发热,对电容器来说要不断充电直至稳定.
【解答】解:当磁铁N极向下运动时,导致向下穿过线圈的磁通量变大,由楞次定律可得,感应磁场方向与原来磁场方向相反,再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下,由于线圈相当于电源,则流过R的电流方向是从b到a,对电容器充电下极板带正电.
故选:D.
6.如图所示,一单匝矩形线圈abcd,已知ab边长为l1,bc边长为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动,则t时刻线圈中的感应电动势为()
A.0.5Bl1l2ωsinωt B.0.5Bl1l2ωcosωt
C.Bl1l2ωsinωt D.Bl1l2ωcosωt
【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理.
【分析】根据最大值的表达式可明确对应的最大值,再根据起始位置可明确对应的表达式,从而求出t时刻的瞬时感应电动势.
【解答】解:由E m=NBSω可知,最大值E m=Bl1l2ω;因线圈从最大值开始转动;故瞬时值表达式为:e=E m cosωt=Bl1l2ωcosωt;
故t时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcosωt,选项D正确,ABC错误.
故选:D.
7.如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是()
A.向左拉出和向右拉出时,环中感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向
D.将圆环拉出磁场的过程中,当环全部处在磁场中运动时,也有感应电流产生【考点】楞次定律.
【分析】将线圈拉出磁场,磁通量都减小,根据楞次定律判断感应电流的方向,从而即可求解.
【解答】解:A、B、C、不管沿什么将线圈拉出磁场,穿过线圈的磁通量都减小,根据楞次定律判断可知,线圈中感应电流的方向都是沿顺时针方向.故B正确,AC错误.
D、环在离开磁场之前,线圈没有磁通量的变化,因此不会产生感应电流.故D 错误.
故选:B.
8.理想变压器在正常工作时,原、副线圈中不一定相同的物理量是()A.每匝线圈中磁通量的变化率
B.交变电流的频率
C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
【考点】变压器的构造和原理.
【分析】理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时,导致副线圈的磁通
量发生变化,从而导致副线圈中产生感应电动势.而副线圈中的感应电流的变化,又导致在原线圈中产生感应电动势.变压器的电流比为:原副线圈电流与匝数成反比,电压比为:原副线圈电压与匝数成正比.且电流与电压均是有效值,电表测量值也是有效值.
【解答】解:A、理想变压器的原线圈的磁通量的变化率与副线圈中磁通量变化率相同,故A错误;
B、变压器不改变交流电的频率,即频率相同.故B错误;
C、理想变压器是理想化模型,一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象.所以原副线圈的功率相等,故C错误;
D、原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势与输入电压和匝数比决定,当匝数不同时,电动势不同.故D正确;
故选:D
9.如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略.下列说法中正确的是()
A.合上开关K接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮
B.合上开关K接通电路时,A1和A2始终一样亮
C.断开开关K切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D.断开开关K切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
【考点】自感现象和自感系数.
【分析】当开关接通和断开的瞬间,流过线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原来电流的变化,根据楞次定律及串联电路的特点来分析.
【解答】解:A、B,合上开关K接通电路时,A2立即正常发光,线圈中电流要增大,由于自感电动势的阻碍,灯泡A1中电流只能逐渐增大,则A2先亮,A1后亮,最后一样亮.故A正确,B错误.
C、D,A2原来的电流立即减小为零,线圈中产生自感电动势,两灯泡串联和线圈组成回路,回路中电流从原来值逐渐减小到零,则A1和A2都要过一会儿才熄灭.故C错误,D正确.
故选AD
10.某小型水电站的电能输送示意图如下.发电机的输出电压为220V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原副线匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V的用电器正常工作,则()
A.<
B.>
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
【考点】远距离输电.
【分析】将发电站的电能远输时,由于电线上的电阻而导致电压和功率损失,从而使得降压变压器输入电压和输入功率减少.
【解答】解:根据变压器工作原理可知,,由于输电线上损失
一部分电压,升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,有U2>U3,
所以,故B正确,AC不正确.
升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率,故D 正确.
故选:BD
二、实验题(本题3个小题,共12分)
11.电磁感应现象是英国物理学家法拉第首先发现的.探究这个现象应选用如图中甲(填“甲”或“乙”)所示的装置进行实验.
【考点】研究电磁感应现象.
【分析】电磁感应现象的前提是运动,结果是产生电流,即将机械能转化为电能;通电导体在磁场中受力的前提是通电,结果是受力运动,即将电能转化为机械能:区分上述两个实验主要依据是看是否存在电源,故即可分析求解.
【解答】解:在甲图中,因动而生电,故是电磁感应现象,利用该现象可制成发电机,其是将机械能转化为电能的装置;
对乙图中,因通电而运动,是通电导线受到力的作用,是电动机的制作原理,其将电能转化为机械能的过程.
故答案为:法拉第,甲.
12.如图为研究电磁感应现象实验的示意图,电流从灵敏电流计G的“+”接线柱流入时,表针向右偏转;从“﹣”接线柱流入时,表针向左偏转.在图中表针向右偏转.
【考点】研究电磁感应现象.
【分析】当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中产生感应电流;由楞次定律判断出感应电流的方向,根据电流流向与电流计指针偏转方向间的关系分析答题.
【解答】解:在条形磁铁N极向下插入线圈时,磁场方向向下,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流从电流计的+接线柱流入,电流表指针向右偏转,
故答案为:右.
13.一水平放置的矩形线圈abcd在条形磁铁S极附近下落,在下落过程中,线圈平面保持水平,如图所示,位置1和3都靠近位置2,则线圈从位置1到位置2的过程中,线圈内有感应电流,线圈从位置2至位置3的过程中,线圈内有感应电流.(填:“有”或“无”)
【考点】感应电流的产生条件.
【分析】穿过线圈的磁通量发生变化,则闭合电路中产生感应电流.可以根据楞次定律来确定感应电流的方向.
【解答】解:如图所示,线圈从位置1到位置2的过程中,穿过线圈的磁通量减小,则产生感应电流;线圈从位置2到位置3的过程中,线圈内穿过的磁通量增加,则也会产生感应电流,
故答案为:有;有
三、解答题(本题包括4小题,共48分)
14.某单匝线圈面积s=0.5m2,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动产生正弦式交流电,电动势随时间变化的函数图象如图所示,试求:
(1)电动势的有效值
(2)线圈转动的周期
(3)线圈转动角速度的大小,
(4)匀强磁场的磁感应强度的大小.
【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式;正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率.
【分析】由e﹣t图象得到周期和最大值,根据E=求解有效值.根据ω=求
解转动角速度的大小.
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势最大值为E m=NBSω,由此式求解匀强磁场的磁感应强度的大小.
【解答】解:(1)由e﹣t图象得到最大值E m=100V,
电动势的有效值E==100V.
(2)由e﹣t图象得到周期T=0.04s.
(3)根据ω=得线圈转动角速度的大小ω==50πrad/s.
(4)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势最大值为E m=NBSω,
匀强磁场的磁感应强度的大小B==T.
答:(1)电动势的有效值是100V;(2)线圈转动的周期是0.04s;(3)线圈转动
角速度的大小是50πrad/s;(4)匀强磁场的磁感应强度的大小是T.
15.如图1所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m 的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.(1)由b向a方向看到的装置如图2所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v 时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.
【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律;安培力.
【分析】(1)杆ab受到沿导轨向上的安培力和重力以及支持力作用,根据各力的大小方向关系可正确画出受力图.
(2)根据右手定则可以判断出杆θ中的电流方向,正确受力分析,根据牛顿第二定律可求出杆的加速度大小.
(3)当合外力为零时,即重力沿导轨向下的分力等于安培力时,杆的速度达到最大.
【解答】解:(1)杆受力图如图所示:
重力mg,竖直向下,支撑力N,垂直斜面向上,安培力F,沿斜面向上.
故ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图如上所示.
(2)当ab杆速度为v时,感应电动势E=BLv,此时电路中电流:
ab杆受到安培力:
根据牛顿运动定律,有:
故此时ab杆中的电流大小为:,加速度的大小为:.
(3)当:,时,ab杆达到最大速度v m,
此时:
故在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值为:.
16.如图所示,线圈内有理想边界的磁场,开始时磁场的磁感应强度为B0.当磁场均匀减小时,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间,若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为d,粒子的质量为m,带电荷量为q.(设线圈的半径为r)求:
(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小.
(2)处于平行板电容器间的粒子的带电性质.
(3)磁感应强度的变化率.
【考点】法拉第电磁感应定律;闭合电路的欧姆定律.
【分析】(1)根据磁通理定义,即可求解;
(2)由楞次定律判断出感应电动势的方向,判断出极板间电场的方向,然后判断微粒的电性;
(3)由平衡条件求出极板间的电场强度,求出极板间的电势差,然后由法拉第电磁感应定律求出磁感应强度的变化率.
【解答】解:(1)根据磁通理定义,∅=B0•S=B0•πr2;
(2)由图示可知,磁场垂直与纸面向里,磁感应强度减小,穿过线圈的磁通量减小,
由楞次定律可知,平行板电容器的上极板电势低,下极板电势高,板间存在向上的电场,
微粒受到竖直向下的重力而静止,因此微粒受到的电场力向上,电场力方向与场强方向相同,微粒带正电;
(3)对微粒,由平衡条件得:mg=q,
感应电动势:E=,
由法拉第电磁感应定律得:E==S,
解得:=;
答:(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小B0•πr2.
(2)处于平行板电容器间的粒子的带正电.
(3)磁感应强度的变化率.
17.如图所示,宽度为L=0.40m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=2.0Ω的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.40T.一根质量为m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=0.50m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直.求:
(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小;
(2)作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率;
(3)当导体棒移动50cm时撤去拉力,求整个运动过程中电阻R上产生的热量.
【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;电磁感应中的能量转化.
【分析】(1)由E=BLv求出导体棒切割磁感线产生的感应电动势,由欧姆定律求出感应电流;
(2)由F=BIL求出导体棒受到的安培力,然由平衡条件求出拉力,由P=Fv求出拉力的功率;。