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(11分)如图11甲所示,用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈,现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态,已知金属圈的质量为m,半径为r,导线的电阻率为ρ,截面积为S.金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化满足B=kt(k为常量),如图11乙所示.金属圈下半部分在磁场外.若丝线所能承受的最大拉力FTm=2mg,求:从t=0时刻起,经过多长时间丝线会被拉断?
设金属圈受重力mg、拉力FT和安培力F的作用处于静止状态,则FT=mg+F,又F=2BIr,
金属圈中的感应电流I=
由法拉第电磁感应定律得
E=·
金属圈的电阻R=ρ
又B=kt,FTm=2mg
由以上各式求得t=.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直放在P、Q导轨上,导体棒ef与P、Q导轨间的动摩擦因数为μ。质量为M的正方形金属框abcd的边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,金属框a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框的上半部分处在磁感应强度大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动时计时,悬挂金属框的细线的拉力T随时间t的变化如图乙所示,求:

(1)t0时刻以后通过ab边的电流;
(2)t0时刻以后导体棒ef运动的速度;
(3)电动机牵引力的功率P。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,把一条长直导线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合导体回路。有两个同学迅速摇动这条电线可以发电,要使灵敏电流表中的电流更大,下列做法错误的是:
A.站在南北方向摇动
B.站在东西方向摇动
C.摇动导线旋转半径增大
D.摇动导线旋转角速度增大

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

(2011年陕西汉中调研)一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中,如图9-1-11所示,线圈平面与磁场方向成60°角,磁感应强度随时间均匀变化,用下列哪种方法可使感应电流增加一倍(  )

图9-1-11
A.把线圈匝数增加一倍
B.把线圈面积增加一倍
C.把线圈半径增加一倍
D.改变线圈与磁场方向的夹角

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图10所示,竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回原处,运动过程中线圈平面保持在竖直平面内,不计空气阻力,则                                     (  )
A.上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功
B.上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功
C.上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D.上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图8所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中                                    (  )
A.导体框中产生的感应电流方向相同
B.导体框中产生的焦耳热相同
C.导体框ad边两端电势差相同
D.通过导体框截面的电荷量相同

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验,实验装置如图甲所示。在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ,大线圈Ⅰ与多功能电源连接。多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流i1的周期为T,且按图乙所示的规律变化,电流i1将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场,该磁场磁感应强度B与线圈中电流i的关系为B=ki1(其中k为常数)。小线圈Ⅱ与电流传感器连接,并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流i2随时间t变化的图象。若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大,则图丙所示各图象中可能正确反映i2-t图象变化的是(图丙中分别以实线和虚线表示调整前、后的i2-t图象)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,沿x轴、y轴有两根长直导线,互相绝缘.x轴上的导线中通有沿-x方向的电流,y轴上的导线中通有沿+y方向的电流,两虚线是坐标轴所夹角的角平分线.abcd是四个圆心在虚线上、与坐标原点等距的相同的圆形导线环.当两直导线中的电流从相同大小,以相同的快慢均匀减小时,各导线环中的感应电流情况是(  )
A.a中有逆时针方向的电流
B.b中有顺时针方向的电流
C.c中有逆时针方向的电流
D.d中有顺时针方向的电流

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

闭合线圈共有100匝,线圈平面面积为400cm2,总电阻为5Ω,若线圈平面与磁场垂直,且保持静止,磁场的磁感应强度按如图所示规律变化,则下列计算正确的有:( )
A.t=1s时,I=1.6AB.t=2s时,φ=8wb
C.t=3s时,E=8VD.t=1s时,线圈有缩小的趋势

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