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在學(xué)校舉辦的高樓落蛋活動(dòng)中,為保證雞蛋從高處落地后能完好無(wú)損,小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置。裝置下端安裝了一個(gè)橫截面(俯視)如圖乙所示的磁體,其內(nèi)、外分別為圓柱形和圓筒形。兩者固定在一起,且兩者間存在沿徑向向外的磁場(chǎng),不考慮磁體在其他區(qū)域產(chǎn)生的磁場(chǎng)。圓筒形磁體與兩條平行金屬導(dǎo)軌AH和BG固定在一起,CDEF是一個(gè)金屬線框,DF、CE被約束在導(dǎo)軌的凹槽內(nèi),可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng),線框CD的正中間接有一個(gè)半徑為r(r略大于圓柱形磁體的半徑)、匝數(shù)為N、總電阻為R的線圈,EF之間接有一只裝有雞蛋的鋁盒,鋁盒的電阻也為R。導(dǎo)軌上方固定有一根絕緣細(xì)棒HG。細(xì)棒與鋁盒間連接了一根勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)絕緣彈簧。小明將該裝置置于距離水平地面高h(yuǎn)(h遠(yuǎn)大于裝置自身高度)處,并保持導(dǎo)軌豎直,待鋁盒靜止后將彈簧鎖定,此時(shí)線圈恰好位于磁體上邊界處?,F(xiàn)由靜止釋放裝置,整個(gè)裝置豎直落到水平地面上后彈簧立即解除鎖定,且磁體連同兩導(dǎo)軌和絕緣棒HG的速度立即變?yōu)榱恪R阎€框CDEF(含線圈、鋁盒、雞蛋)的總質(zhì)量為m,線框第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)彈簧的形變量是裝置剛落地時(shí)的兩倍,此時(shí)EF仍未進(jìn)入磁場(chǎng),線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,重力加速度為g,彈簧始終在彈性限度內(nèi),除線圈和鋁盒外,線框其他部分的電阻不計(jì),忽略空氣阻力。求:
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(1)落地時(shí)線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E以及線圈中感應(yīng)電流的方向(俯視);
(2)從落地到線框最終靜止的過(guò)程中,回路產(chǎn)生的總焦耳熱Q;
(3)從落地到線框第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中,通過(guò)回路某截面的電荷量q。

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:128引用:2難度:0.4
相似題
  • 1.半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定,電阻忽略不計(jì)。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng)(L>2R),其單位長(zhǎng)度電阻值為r。圖(a)中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點(diǎn),t=0時(shí)刻起,從圖示位置以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng),棒始終與速度方向垂直。圖(b)中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點(diǎn),t=0時(shí)刻起,以O(shè)2點(diǎn)為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)過(guò)180°,角速度為ω;導(dǎo)體棒掃過(guò)整個(gè)環(huán)面時(shí)與環(huán)接觸良好。
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    (1)分析說(shuō)明圖(a)中導(dǎo)體棒掃過(guò)整個(gè)環(huán)面過(guò)程中流過(guò)導(dǎo)體棒的電流變化情況;
    (2)求圖(b)中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系式;
    (3)若圖(a)、圖(b)中導(dǎo)體棒掃過(guò)整個(gè)環(huán)面所用時(shí)間相同,試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到虛線(圓環(huán)上直徑位置)處,流過(guò)兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。

    發(fā)布:2024/12/30 1:0:6組卷:98引用:2難度:0.7
  • 2.如圖甲所示,在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈?qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.2T,區(qū)域長(zhǎng)度L=3m,在緊靠磁場(chǎng)的左邊界處的水平面上放置一正方形線框,匝數(shù)n=10,邊長(zhǎng)a=1m,線框電阻R=1Ω,質(zhì)量m=1kg?,F(xiàn)在線框上作用一水平恒力F,使線框從靜止開(kāi)始向右進(jìn)入磁場(chǎng)中,已知恒力F的大小為10N,線框與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,整個(gè)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)前已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng),g=10m/s2。當(dāng)線框剛?cè)窟M(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí),磁場(chǎng)即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說(shuō)法正確的是( ?。?br />菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:145引用:3難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.如圖,空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一正方形閉合金屬線框自磁場(chǎng)上方某處釋放后穿過(guò)磁場(chǎng),整個(gè)過(guò)程線框平面始終豎直,線框邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)區(qū)域上下寬度。以線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),下列描述線框所受安培力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖中,不正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:231引用:3難度:0.7
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