(21分)如圖所示,一個矩形線圈的ab、cd邊長為L1,ad、bc邊長為L2,線圈的匝數(shù)為N,線圈處于磁感應強度為B的勻強磁場中, 并以O(shè)O/為中軸做勻速圓周運動,(OO/與磁場方向垂直,線圈電阻不計),線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω,設(shè)轉(zhuǎn)動從中性面開始計時,請回答下列問題:

(1)請用法拉第電磁感應定律證明該線圈產(chǎn)生的是正弦交流電。

(2)將線圈產(chǎn)生的交流電通入電阻為R的電動機時,形成的電流有效值為I,請計算該電動機的輸出的機械功率(其它損耗不計)。

(3)用此電動機將豎直固定的光滑U型金屬框架上的水平導體棒EF從靜止向上拉,已知導體棒的質(zhì)量為m,U型金屬框架寬為L且足夠長,內(nèi)有垂直向里的勻強磁場,磁感應強度為B0,導體棒上升高度為h時,經(jīng)歷的時間為t,且此時導體棒剛開始勻速上升,棒有效電阻為R0,金屬框架的總電阻不計,棒與金屬框架接觸良好,請計算:

①導體棒勻速上升時的速度和已知量的關(guān)系。

②若t時刻導體棒的速度為v0,求t時間內(nèi)導體棒與金屬框架產(chǎn)生的焦耳熱。

 

【答案】

(1)證明見解析。

(2)P=-I2R

(3)①-I2R= mgv+

②Q=(-I2R)t-mgh-mv02

【解析】(1)(6分)證明:如圖所示,邊長L1切割磁感線產(chǎn)生電動勢

e1=BL1V=BL1Vsinωt   而線速度V=

∴ e1=BL1sinωt  因有兩個邊切割,且有N匝

∴ e=2N e1=NBL1L2ωsinωt    即:e=Emsinωt

(2)次電流通過電動機時,輸入的功率

由能量守恒知: P=PQ+P(P為機械功率)

∴P=-I2R           (5分)

(3)①(5分)電機帶導體棒勻

速上升。受力如圖

F=B0IL+mg    I= ,F(xiàn)=

=mg+

即:-I2R= mgv+

②(5分)對上升h應用動能定理:Pt-W-mgh=mv02-0

 Q=W= Pt-mgh-mv02

Q=(-I2R)t-mgh-mv02

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一個矩形線框,面積為S,線框平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直,則此時穿過線框的磁通量Φ=
BS
BS
;若線框從初始位置繞OO′軸轉(zhuǎn)過180°角時,該過程穿過線框的磁通量的變化量的絕對值|△Φ|=
2BS
2BS

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2007?濱州一模)如圖所示,一個矩形線框從勻強磁場的上方自由落下,進入勻強磁場中,然后再從磁場中穿出,已知勻強磁場區(qū)域的寬度L大于線框的高度h,則下列說法正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一個矩形線框放在勻強磁場中能繞OO′軸轉(zhuǎn)動,當線框中通有如圖所示方向的恒定電流時,在線框轉(zhuǎn)動90°的過程中(    )

A.ab邊和cd邊受到的安培力不變,電磁力矩逐漸變小

B.ab邊和cd邊受到的安培力逐漸減小,電磁力矩逐漸變小

C.ad邊和cb邊始終不受安培力

D.ad邊和cb邊受到的安培力逐漸變大,但電磁力矩為零

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2012-2013學年海南省洋浦中學高二上學期期末考試物理試卷(帶解析) 題型:單選題

如圖所示,一個矩形線框從勻強磁場的上方自由落下,進入勻強磁場中,然后再從磁場中穿出。已知勻強磁場區(qū)域的寬度大于線框的高度h,那么下列說法中正確的是:(    )

A.線框只在進入和穿出磁場的過程中,才有感應電流產(chǎn)生
B.線框從進入到穿出磁場的整個過程中,都有感應電流產(chǎn)生
C.線框在進入和穿出磁場的過程中,都是機械能變成電能
D.整個線框都在磁場中運動時,機械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2012屆廣西田陽高中高二下學期3月月考物理卷 題型:選擇題

如圖所示,一個矩形線框從勻強磁場的上方自由落下,進入勻強磁場中,然后再從磁場中穿出,已知勻強磁場區(qū)域的寬度大于線框的高度h,那么下列說法中正確的是(   )

 

A.線框只在進入和穿出磁場的過程中,才有感應電流產(chǎn)生

  B.線框從進入到穿出磁場的整個過程中,都有感應電流產(chǎn)生

  C.線框在進入和穿出磁場的過程中,都是機械能變成電能

  D.整個線框都在磁場中運動時,機械能轉(zhuǎn)變成電能

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案