【題目】在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)兩種。產(chǎn)生感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于“電源”,在“電源”內(nèi)部非靜電力做功將其它形式 的能轉(zhuǎn)化為電能。

(1)利用圖甲所示的電路可以產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,金屬棒ab的長(zhǎng)度為L,在外力作用下以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)。此時(shí)金屬棒中電子所受洛侖茲力f沿棒方向的分力f1即為“電源”內(nèi)部的非靜電力。設(shè)電子的電荷量為e。

a.請(qǐng)根據(jù)電子受力情況,在圖中畫出包含ff1的力的平行四邊形,并求出電子從棒的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程中f1做的功;

b.根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義,求金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

(2)均勻變化的磁場(chǎng)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng),該電場(chǎng)為渦旋電場(chǎng),其電場(chǎng)線是一系列 同心圓,單個(gè)圓上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等,如圖乙所示。在某均勻變化的磁場(chǎng) 中,將一個(gè)半徑為r的金屬圓環(huán)置于相同半徑的電場(chǎng)線位置處。從圓環(huán)的兩端點(diǎn)a、b引出兩根導(dǎo)線,與阻值為R的電阻和內(nèi)阻不計(jì)的電流表串接起來,如圖丙所示。金屬圓環(huán)的電阻為R0,圓環(huán)兩端點(diǎn)a、b間的距離可忽略不計(jì),除金屬圓環(huán)外其他部分均在磁場(chǎng)外。此時(shí)金屬圓環(huán)中的自由電子受到的感生電場(chǎng)力F即為非靜電力。若電路中電流表顯示的示數(shù)為I,電子的電荷量為e,求:

a.金屬圓環(huán)中自由電子受到的感生電場(chǎng)力F的大小;

b.分析說明在感生電場(chǎng)中能否象靜電場(chǎng)一樣建立“電勢(shì)”的概念。

【答案】(1)a.;b.;(2)a.,b.由于感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線,而沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低,故無法比較各個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)的高低,故不能像靜電場(chǎng)一樣建立電勢(shì)的概念

【解析】

(1)a.電子隨棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)具有向右的水平速度,由左手定則可知,洛倫茲力方向向下,同時(shí)電子在洛倫茲力作用下沿棒向下運(yùn)動(dòng),由左手定則可知,此方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的洛倫茲力方向水平向左,則電子受到的洛倫茲力如圖所示

金屬棒中電子所受洛侖茲力f沿棒方向的分力,棒方向的分力f1做的功

b.由公式可得

(2)a.根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得金屬環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

金屬環(huán)中電子從a沿環(huán)運(yùn)動(dòng)b的過程中,感生電場(chǎng)力F做的功

由電動(dòng)勢(shì)的定義式可得即有

解得

b.由于感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線,而沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低,故無法比較各個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)的高低,故不能像靜電場(chǎng)一樣建立電勢(shì)的概念

練習(xí)冊(cè)系列答案
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1)該秤零點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤何處?

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A.t1時(shí)刻,甲的瞬時(shí)速度為零,乙的速度不為零

B.t2時(shí)刻,甲、乙速度可能相同

C.t2時(shí)刻,甲、乙兩同學(xué)相遇

D.t3時(shí)刻,乙的速度為零,加速度不為零

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A. 感生電場(chǎng)的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向

B. 感生電場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向

C. 電磁鐵中通入的電流應(yīng)越來越強(qiáng)

D. 電磁鐵中通入的電流應(yīng)越來越弱

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1)若綠燈亮起瞬時(shí),所有司機(jī)同時(shí)起動(dòng)汽車,問有多少輛汽車能通過路口?

2)第(1)問中,不能通過路口的第一輛汽車司機(jī),在時(shí)間顯示燈剛亮出“3”時(shí)開始剎車做勻減速運(yùn)動(dòng),結(jié)果車的前端與停車線相齊時(shí)剛好停下,求剎車后汽車加速度大小。

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A. b一定比a先開始滑動(dòng)

B. a、b所受的摩擦力始終相等

C. b開始滑動(dòng)的臨界角速度

D. 當(dāng)時(shí),a所受摩擦力的大小為

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A.t=0時(shí)刻,線圈平面恰好與磁場(chǎng)方向平行

B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2:3

C.轉(zhuǎn)速調(diào)整前,右圖中電壓表的示數(shù)為

D.圖線②電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式

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