某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置,如圖所示.在磁極與圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π,磁場均沿半徑方向,匝數(shù)為N的矩形線圈.abcd的邊長abcdl、bcad=2l.線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動、bcad邊同時進入磁場,在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩條邊的運動方向垂直,線圈的總電阻為r,外接電阻為R.求:

(1)線圈切割磁感線時,感應電動勢的大小Em
(2)線圈切割磁感線時,bc邊所受安培力的大小F
(3)外接電阻上電流的有效值I.
(1)Em=2NBl2ω (2)  (3)

試題分析:(1)bc、ad邊的運動速度vω,感應電動勢Em=4NBlv,解得Em=2NBl2ω.
(2)電流,安培力F=2NBIml,解得.
(3)一個周期內(nèi),通電時間tT,R上消耗的電能WRt,且WI2RT
解得.
點評:本題研究交變電流的產(chǎn)生,實質(zhì)上是電磁感應知識的具體應用,是右手定則、法拉第電磁感應定律、安培力等知識的綜合應用.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,相距為L的兩條足夠長的平行金屬導軌右端連接有一定值電阻R,整個裝置被固定在水平地面上,整個空間存在垂直于導軌平面向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B,兩根質(zhì)量均為m,電阻都為R,與導軌間的動摩擦因數(shù)都為μ的相同金屬棒MN、EF垂直放在導軌上,F(xiàn)在給金屬棒MN施加一水平向左的作用力F,使金屬棒MN從靜止開始以加速度a做勻加速直線運動,若重力加速度為g,導軌電阻不計,最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。則下列說法正確的是
A.從金屬棒MN開始運動到金屬棒EF開始運動經(jīng)歷的時間為t=
B.若從金屬棒MN開始運動到金屬棒EF開始運動經(jīng)歷的時間為T,則此過程中流過電阻R的電荷量為q=
C.若從金屬棒MN開始運動到金屬棒EF開始運動經(jīng)歷的時間為T,則金屬棒EF開始運動時,水平拉力F的瞬時功率為P=(ma+μmg)aT
D.從金屬棒MN開始運動到金屬棒EF開始運動的過程中,兩金屬棒的發(fā)熱量相等

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(14分)如圖所示,勻強磁場豎直向上穿過水平放置的金屬框架,框架寬為L,右端接有電阻為R,磁感應強度為B,一根質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒受到外力沖量后,以的初速度沿框架向左運動,棒與框架的動摩擦因數(shù)為,測得棒在整個運動過程中,通過任一截面的電量為q,求:(1)棒能運動的距離?(2)R上產(chǎn)生的熱量?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在如圖所示的兩平行虛線之間存在著垂直紙面向里、寬度為d、磁感應強度為B的勻強磁場,正方形線框abcd的邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m、電阻為R。將線框從距離磁場的上邊界為h高處由靜止釋放后,線框的ab邊剛進入磁場時的速度為,ab邊剛離開磁場時的速度也為,在線框開始進入到全部離開磁場的過程中
A.感應電流所做的功為mgd
B.感應電流所做的功為2mgd
C.線框的最小動能為
D.線框的最小動能為mg(h-d+L)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

(18分)如圖所示,間距為L的光滑M、N金屬軌道水平放置,ab是電阻為R0的金屬棒,此棒可緊貼平行導軌滑動.導軌右側(cè)連接一水平放置的平行板電容器,板間距為d,板長也為L,導軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻,其它電阻忽略不計.軌道處的磁場方向垂直軌道平面向下,電容器處的磁場垂直紙面向里,磁感應強度均為B。當ab以速度v0向右勻速運動時,一帶電量大小為q的粒子以某一速度從緊貼A板左側(cè)平行于A板進入電容器內(nèi),恰好做勻速圓周運動,并從C板右側(cè)邊緣離開.試求:

(1)AC兩板間的電壓U;
(2)帶電粒子的質(zhì)量m;
(3)帶電粒子的速度大小v.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩條足夠長的平行金屬導軌水平放置,導軌的一端接有電阻和開關,導軌光滑且電阻不計,勻強磁場的方向與導軌平面垂直,金屬桿ab置于導軌上.當開關S斷開時,在桿ab上作用一水平向右的恒力F,使桿ab向右運動進入磁場.一段時間后閉合開關并開始計時,金屬桿在運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好.下列關于金屬桿ab的v—t圖象不可能的是(    )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,相距為d的兩水平線L1和L2分別是水平向里的勻強磁場的邊界,磁場的磁感應強度為B,正方形線框abcd邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m。將線框在磁場上方高h處由靜止開始釋放,當ab邊進入磁場時速度為V0,cd邊剛穿出磁場時速度也為V0。從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中(      )
A.線框一直都有感應電流B.線框有一階段的加速度為g
C.線框產(chǎn)生的熱量為mg(d+h+L)D.線框做過減速運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,邊長為L的閉合正方形金屬線框的電阻為R,經(jīng)以速度v勻速穿過寬度為d的有界勻強磁場,磁場方向與線框平面垂直,磁感應強度為B,若L<d,線框穿過磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為______________;若L>d,線框穿過磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為________________。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

夏天將到,在北半球,當我們抬頭觀看教室內(nèi)的電扇時,發(fā)現(xiàn)電扇正在逆時針轉(zhuǎn)動。金屬材質(zhì)的電扇示意圖如圖,由于電磁場的存在,下列關于A、O兩點的電勢及電勢差的說法,正確的是(  )

A.A點電勢比O點電勢高
B.A點電勢比O點電勢低
C.A點電勢比O點電勢相等
D.扇葉長度越短,轉(zhuǎn)速越快,兩點間的電勢差數(shù)值越大

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