1.(2011年杭州十四中检测)如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为r(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过环平面,与环的最高点a铰链连接的长度为2a、电阻为r2的导体棒ab由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,b点的线速度为v,则这时ab两端的电压大小为( )
a.bav3 b.bav6
c.2bav3 d.bav
解析:选a.摆到竖直位置时,ab切割磁感线的瞬时感应电动势e=b•2a•(12v)=bav.由闭合电路欧姆定律,uab=er2+r4•r4=13bav,故选a.
2.如图所示,两根平行光滑导轨竖直放置,相距l=0.1 m,处于垂直轨道平面的匀强磁场中,磁感应强度b=10 t,质量m=0.1 kg、电阻为r=2 ω的金属杆ab接在两导轨间,在开关s断开时让ab自由下落,ab下落过程中、始终保持与导轨垂直并与之接触良好,设导轨足够长且电阻不计,取g=10 m/s2,当下落h=0.8 m时,开关s闭合.若从开关s闭合时开始计时,则ab下滑的速度v随时间t变化的图象是图中的( )
解析:选d.开关s闭合时,金属杆的速度v=2gh=4 m/s.感应电动势e=blv,感应电流i=e/r,安培力f=bli,联立解出f=2 n.因为f>mg=1 n,故ab杆做减速直线运动,速度减小,安培力也减小,加速度越来越小,最后加速度减为零时做匀速运动,故d正确.
3.竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道,如图所示,抛物线方程是y=x2,轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中,磁场的上边界是y=a的直线(图中虚线所示),一个小金属环从抛物线上y=b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( )
a.mgb b.12mv2
c.mg(b-a) d.mg(b-a)+12mv2
解析:选d.小金属环进入或离开磁场时,磁通量会发生变化,并产生感应电流,产生焦耳热;当小金属环全部进入磁场后,不产生感应电流,小金属环最终在磁场中做往复运动,由能量守恒可得产生的焦耳热等于减少的机械能,即q=12mv2+mgb-mga=mg(b-a)+12mv2.