【題目】（16分）圖1是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖。在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引起的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圈環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路。圖2是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來表示。已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。（只考慮單匝線圈）

（1）線圈平面處于中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1 的表達(dá)式；

（2）線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，如圖3所示，試寫出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式；

（3）若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。（其它電阻均不計(jì)）

【答案】（1） （2）

（3）

【解析】（1）矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，只有ab和cd切割磁感線，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v，則

①

在t時(shí)刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為

②

由圖可知 ③

則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

④

（2）當(dāng)線圈由圖3位置開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在t時(shí)刻整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

⑤

（3）由閉合電路歐姆定律可知

⑥

這里的E為線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值

⑦

則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為

⑧

其中 ⑨

于是

⑩

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，物塊A、B靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量均為1kg，B通過輕彈簧與墻相連，彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài)，現(xiàn)給A一個(gè)向左的初速度v0=10m/s，使A向B撞去并瞬間鎖定在一起，當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)解除鎖定，物塊A最終會(huì)被反彈出來，則下列說法正確的是（ ）

A. 彈簧能獲得的最大彈性勢(shì)能為25J

B. 物塊A最終的速度大小為5m/s

C. 整個(gè)過程中物塊B對(duì)物塊A產(chǎn)生的沖量大小為15N·s

D. 整個(gè)過程中的機(jī)械能損失37.5J

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面（固定）底端的O點(diǎn)，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的斜面OP部分光滑，斜面頂端Q至P的斜面部分粗糙。一滑塊從斜面頂端Q處釋放，接觸彈簧并壓縮，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，滑塊與彈簧作用時(shí)不損失能量， 從滑塊開始運(yùn)動(dòng)至壓縮彈簧最短的過程中，下列說法正確的是：

A. 滑塊減少的重力勢(shì)能大于彈簧最大彈性勢(shì)能

B. 滑塊、彈簧、地球構(gòu)成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒

C. 滑塊先做勻加速后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

D. 滑塊接觸彈簧以后減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】設(shè)想宇航員完成了對(duì)火星表面的科學(xué)考察任務(wù)，乘坐返回艙返回圍繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道艙，如圖所示。為了安全，返回艙與軌道艙對(duì)接時(shí)，必須具有相同的速度。已知返回艙返回過程中需克服火星的引力做功，返回艙與人的總質(zhì)量為m，火星表面的重力加速度為g，火星的半徑為R，軌道艙到火星中心的距離為r，軌道艙的質(zhì)量為M，不計(jì)火星表面大氣對(duì)返回艙的阻力和火星自轉(zhuǎn)的影響， 則下列說法正確的是

A. 該宇航員乘坐的返回艙要返回軌道艙至少需要獲得能量W

B. 若設(shè)無窮遠(yuǎn)處萬(wàn)有引力勢(shì)能為零，則地面處返回艙的引力勢(shì)能為mgR

C. 軌道艙的動(dòng)能為

D. 若設(shè)無窮遠(yuǎn)處萬(wàn)有引力勢(shì)能為零，軌道艙的機(jī)械能為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖中的a是研究小球在斜面上平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，每次將小球從弧型軌道同一位置靜止釋放，并逐漸改變斜面與水平地面之間的夾角θ，獲得不同的射程x，最后作出了如圖中的b所示的x-tanθ圖象，。則：( )

A. 由圖b可知，小球在斜面頂端水平拋出時(shí)的初速度v0=2m/s

B. 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)θ超過60°后，小球?qū)⒉粫?huì)掉落在斜面上，則斜面的長(zhǎng)度

C. 若最后得到的圖象如圖中的c所示，由圖象b中直線的斜率可知，可能是由于釋放位置降低造成的

D. 所給條件無法求出小球在斜面頂端平拋的初速度以及斜面的長(zhǎng)度

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，光滑桿O'A的O'端固定一根勁度系數(shù)為k=10N/m，原長(zhǎng)為=lm的輕彈簧，質(zhì)量為m=lkg的小球套在光滑桿上并與彈簧的上端連接，OO'為過O點(diǎn)的豎直軸，桿與水平面間的夾角始終為θ=30°，開始桿是靜止的，當(dāng)桿以OO'為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角速度從零開始緩慢增加，直至弾簧伸長(zhǎng)量為0.5m，下列說法中正確的是（ ）

A. 桿保持靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧的長(zhǎng)度為0.5m

B. 當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為rad/s

C. 當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為rad/s

D. 當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)量為0.5m時(shí)，桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度好rad/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在xOy直角坐標(biāo)系中的第二象限有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，直角扇形導(dǎo)線框半徑為l、總電阻為R，在坐標(biāo)平面內(nèi)繞坐標(biāo)原點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線框從圖中所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的有效值是（）

A. B.

C. D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某小組設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，在拋出點(diǎn)O的正前方，豎直放置一塊毛玻璃。他們利用不同的頻閃光源，在小球拋出后的運(yùn)動(dòng)過程中光源閃光，會(huì)在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點(diǎn)，在毛玻璃右邊用照相機(jī)進(jìn)行多次曝光，拍攝小球在毛玻璃上的投影照片如圖1，小明在O點(diǎn)左側(cè)用水平的平行光源照射，得到的照片如圖3；如圖2，小紅將一個(gè)點(diǎn)光源放在O點(diǎn)照射重新實(shí)驗(yàn)，得到的照片如圖4已知光源的閃光頻率均為31Hz，光源到玻璃的距離L=1.2m，兩次實(shí)驗(yàn)小球拋出時(shí)的初速度相等。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可求出：(結(jié)果

均保留兩位小數(shù))

（1）重力加速度的大小為___________m/s2，投影點(diǎn)經(jīng)過圖3中M位置時(shí)的速度大小為___________ m/s

（2）小球平拋時(shí)的初速度大小為_____________ m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一個(gè)固體金屬圓柱體以角速度繞它的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)．圓柱體處于與它的軸線平行的均勻磁場(chǎng)中．則圓柱體中的總的電荷分布是怎樣的？是否存在一個(gè)角速度使得電荷分布處處為零？

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