如圖所示,匝數為100匝、面積為0.01m2的線圈,處於磁感應強度B1為T的勻強磁場中.當線圈繞O1O2以轉速...
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問題詳情:
如圖所示,匝數為100匝、面積為0.01m2的線圈,處於磁感應強度B1為T的勻強磁場中.當線圈繞O1O2以轉速n為300r/min勻速轉動時,電壓表、電流表的讀數分別為7V、1A.電動機的內阻r為1Ω,牽引一根原來靜止的、長L為1m、質量m為0.2kg的導體棒MN沿軌道上升.導體棒的電阻R為1Ω,架在傾角為30°的框架上,它們處於方向與框架平面垂直、磁感應強度B2為1T的勻強磁場中.當導體棒沿軌道上滑1.6m時獲得穩定的速度,這一過程中導體棒上產生的熱量為4J.不計框架電阻及一切摩擦,g取10m/s2.求:
(1)若從線圈處於中*面開始計時,寫出電動勢的瞬時表達式;
(2)導體棒MN的穩定速度;
(3)導體棒MN從靜止到達到穩定速度所用的時間.
【回答】
(1)e=10sin10πtV (2)v=2m/s (3)t=1.0s
【解析】
試題分析:(1)線圈轉動過程中電動勢的最大值為:
則從線圈處於中*面開始計時的電動勢瞬時值表達式為:
(2)電動機的電流:
電動機的輸出功率:
又
而棒產生的感應電流:
穩定時棒處於平衡狀態,故有:
由以上各式代入數值,解得棒的穩定速度:,(捨去)
(3)由能量守恆定律得:
其中
解得:
考點:導體切割磁感線時的感應電動勢、電磁感應中的能量轉化、交流電.
【名師點睛】解決本題的關鍵掌握從線圈處於中*面開始計時,電動勢的瞬時表達式以及峯值,棒達到穩定速度時,處於平衡狀態,根據平衡條件列式求解.
知識點:牛頓第二定律
題型:解答題
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