物理转动切割

1、只要速度方向和磁场方向垂直，就不是正弦或余弦交变电流23（18分）如图左所示，边长均为l和L的两个完全相同的矩形线框、互相垂直，彼此绝缘，可绕中心轴O1O2转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘.通过电刷跟C、D连接.线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中，磁场边缘中心的张角为45°，如图右所示（图中的圆表示圆柱形铁芯，它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向，如图箭头所示）.不论线框转到磁场中的什么位置，磁场的方向总是沿着线框平面.磁场中长为l的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B，设线框和的电阻都是r，两个线框以角速度逆时针匀速转动，电阻R=2r.（

2、1）求线框转到图右位置时感应电动势的大小；（2）求转动过程中电阻R上的电压最大值；（3）从线框进入磁场开始时，作出0T（T是线框转动周期）时间内通过R的电流 iR随时间变化的图象；（4）求外力驱动两线框转动一周所做的功。23. 答案:（1）根据磁场分布特点，线框不论转到磁场中哪一位置，切割磁感线的速度始终与磁场方向垂直，故线框转到图示位置时，感应电动势的大小E=2Blv=2Bl=BlL（3分）。（2）线框转动过程中，只能有一个线框进入磁场（作电源），另一个线框与外接电阻R并联后一起作为外电路。.电源内阻为r，外电路总电阻R外=r.故R两端的电压最大值：UR=IR外（4分）（3）和在磁场中，通过

3、R的电流大小相等，iR=BlL·.从线框aa进入磁场开始计时，每隔T/8（线框转动45°）电流发生一次变化，其iR随时间t变化的图象如图所示。（5分，其中图3分）（4）因每个线框作为电源时产生的总电流和提供的功率分别为： I=,P=IE=.（4分）两线框转动一周时间内，上线圈只有两次进入磁场，每次在磁场内的时间（即作为电源时的做功时间）为.根据能的转化和守恒定律，外力驱动两线圈转动一周的功，完全转化为电源所获得的电能，所以 W外=4P·=P·=P·（2分）分析：由于速度方向和磁场方向始终垂直，计算磁场大小时直接使用BLV。（杆转动切割慎用，一般

4、不常考，只在丰台理综第20题出现过）。特殊的地方在于，要特别确认电动势出现的时间及大小。转动45度角，由一个线框进入磁场，产生电动势，接着两线框均在磁场区域外。）本题不是正弦或余弦交变电流。24（20分）某同学利用电磁感应现象设计了一种发电装置。如图1为装置示意图，图2为俯视图，将8块相同的磁铁N、S极交错放置组合成一个高h = 0.5m、半径r = 0.2m的圆柱体，并可绕固定的OO轴转动。圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B = 0.2T，磁场方向都垂直于圆柱表面，相邻两个区域的磁场方向相反。紧靠圆柱外侧固定一根与圆柱体等长的金属杆ab，杆与圆柱平行，杆的电阻R = 0.4。从上

5、往下看，圆柱体以=100rad/s的角速度顺时针方向匀速转动。以转到如图所示的位置为t = 0的时刻。取g = 10m/s2，2 = 10。求：（1）圆柱转过八分之一周期的时间内，ab杆中产生的感应电动势的大小E；（2）如图3所示，M、N为水平放置的平行板电容器的两极板，极板长L0 = 0.314 m，两板间距d = 0.125m。现用两根引线将M、N分别与a、b相连。若在t = 0的时刻，将一个电量q = +1.00×10-6C、质量m =1.60×10-8kg的带电粒子从紧临M板中心处无初速释放。求粒子从M板运动到N板所经历的时间t。不计粒子重力。（3）在如图3所示的两极板间，若在t = 0的时刻，上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度v0水平射入两极板间。若粒子沿水平方向离开电场，求初速度v0的大小，并在图中画出粒子对应的运动轨迹。不计粒子重力。图1aSNNSOOb图2NSNSNSNSNSNSNSNSOa图3NM+qmdL024（20分）（1）（4分）感应电动势 E = Bhv （2分）v = r （1分）代入数据得 E = 2V （1分）（2）（8分）粒子加速度 （2分） 周期 （2分） 粒子在时间内运动的距离 （