为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系,小明设计了如图所示的装置。半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为l,电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴OO′上,由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面,大小为B1,方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内,并与固定在竖直平面内的U型导轨保持良好接触,导轨间距为l,底部接阻值也为R的电阻,处于大小为B2,方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与U型导轨连接。当开关S断开,棒cd静止时,弹簧伸长量为x0;当开关S闭合,电动机以某一转速匀速转动,棒cd再次静止时,弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度)。不计其余电阻和摩擦等阻力,求此时
(1)通过棒cd的电流Icd;
(2)电动机对该装置的输出功率P;
(3)电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系。
(1)通过棒cd的电流Icd;
(2)电动机对该装置的输出功率P;
(3)电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系。
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更新时间:2017-09-11 12:26:36
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【推荐1】如图甲所示,一个匝数n=1000匝、横截面积cm2,电阻r=2.0Ω的圆形金属线圈与阻值R=8.0Ω的定值电阻连结成闭合回路。在线圈中横截面积cm2的圆形(虚线)区域存在垂直于线圈平面的向外的磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,已知0至0.1s通过电阻R的电流方向为a→R→b,导线的电阻不计,求:
(1)0至0.1s内线圈中产生的感应电动势大小;
(2)0至0.3s内定值电阻上所产生的电热。
(1)0至0.1s内线圈中产生的感应电动势大小;
(2)0至0.3s内定值电阻上所产生的电热。
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【推荐2】如图所示,间距L=1m的平行光滑导轨与水平面夹角,导轨上段A1C1及A2C2为绝缘材料,A1C1=A2C2=s1=0.4m;下段C1D1及C2D2为金属材料,C1D1=C2D2=s2=3.7m,电阻不计。整个轨道间有垂直导轨平面的磁场B=2T。导轨下端与R=3Ω电阻相连。质量为m=1kg,电阻r=1Ω的导棒垂直导轨从A1A2静止释放,到达D1D2前已经做匀速运动(g=10m/s2)。求:
(1)棒刚到达金属材料导轨C1C2时速度大小;
(2)棒到D1D2时速度大小;
(3)棒在下滑过程中电路中产生的焦耳热。
(1)棒刚到达金属材料导轨C1C2时速度大小;
(2)棒到D1D2时速度大小;
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【推荐3】近年来,我国的航天事业取得飞速发展,由于月球上没有空气,航天器无法靠降落伞减速降落,于是科学家们设计了一种新型着陆装置。如图所示,该装置由船舱、间距为的平行导轨、产生垂直船舱导轨平面的磁感应强度大小为的匀强磁场的磁体和“∧”型刚性线框组成,“∧”型线框边可沿导轨滑动并接触良好。船舱、导轨和磁体固定在一起,总质量为,整个装置竖直着陆到月球表面前瞬间的速度大小为,接触月球表面后线框速度立即变为零,经过减速,在导轨下方缓冲弹簧接触月球表面前船舱已可视为匀速。已知船舱电阻为,“∧”型线框7条边的边长均为,其中段的电阻为,其余6边电阻均为;月球表面的重力加速度为。整个运动过程中只有边在磁场中,线框与月球表面绝缘,不计导轨电阻和摩擦阻力。求:
(1)着陆装置接触到月球表面后瞬间流过“∧”型线框边的电流I大小;
(2)船舱匀速运动时的速度大小v;
(3)为着陆减速过程中还可以回收部分能量,科学家考虑在磁场上方、两导轨之间连接一个质量不计、电容为的电容器,在其他条件均不变的情况下,求船舱匀速运动时电容器所带电荷量。
(1)着陆装置接触到月球表面后瞬间流过“∧”型线框边的电流I大小;
(2)船舱匀速运动时的速度大小v;
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【推荐1】有一边长分别为l和2l的矩形导体框,导体框的总电阻为R。让导体框在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕两短边中点为轴旋转,如图所示求:
(1)导体在磁场中产生感应电动势的最大值;
(2)导体框的发热功率。
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【推荐2】如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一半径为L的金属圆环。电阻为r0的金属棒OA以O为轴可以在电阻为4r0的圆环上滑动,外电阻R1=R2=4r0,其他电阻不计。如果OA棒以某一角速度匀速转动时电阻R1的电功率最小值为P0。
(1)要求画出等效电路图
(2)求OA棒匀速转动的角速度
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【推荐3】有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图甲所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用。图甲中,线圈的匝数为n,ab长度为L1,bc长度为L2。图乙是此装置的侧视图,切割处磁场的磁感应强度大小恒为B,有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90°。某次测试时,外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动,电刷M端和N端接电流传感器,电流传感器记录的it图像如图丙所示(I为已知量),取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻为计时起点。不计线圈转动轴处的摩擦。
(1)求线圈在图乙所示位置时,产生的电动势E的大小;
(2)求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P;
(3)为了能够获得更多的电能,依据所学的物理知识,请你提出改进该装置的三条建议。
(1)求线圈在图乙所示位置时,产生的电动势E的大小;
(2)求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P;
(3)为了能够获得更多的电能,依据所学的物理知识,请你提出改进该装置的三条建议。
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