在電磁感應現(xiàn)象中,感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種。產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于“電源”,在“電源”內部非靜電力做功將其它形式的能轉化為電能。
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(1)電動汽車具有零排放、噪聲低、低速階段提速快等優(yōu)點。電動機是電動汽車的核心動力部件,其原理可以簡化為如圖甲所示的裝置:無限長平行光滑金屬導軌相距L,導軌平面水平,電源電動勢為E,內阻不計。垂直于導軌放置一根質量為m的導體棒MN,導體棒在兩導軌之間的電阻為R,導軌電阻可忽略不計。導軌平面與勻強磁場垂直,磁場的磁感應強度大小為B,導體棒運動過程中,始終與導軌垂直且接觸良好。閉合開關S,導體棒由靜止開始運動,運動過程中切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢,該電動勢總要削弱電源電動勢的作用,我們把這個電動勢稱為反電動勢E反,此時閉合回路的電流大小可用I=E-E反R來計算。
a.在圖乙中定性畫出導體棒運動的v-t圖像,并通過公式推導分析說明電動汽車低速比高速行駛階段提速更快的原因;
b.電動汽車行駛過程中會受到阻力作用,阻力f與車速v的關系可認為f=kv2,其中k為未知常數(shù)。某品牌電動汽車的電動機最大輸出功率Pm=180kW,最高車速vm=180km/h,車載電池最大輸出電能A=60kW?h。若該車以速度v=60km/h在平直公路上勻速行駛時,電能轉化為機械能的總轉化率為90%,求該電動汽車在此條件下的最大行駛里程s。
(2)均勻變化的磁場會在空間激發(fā)感生電場,該電場為渦旋電場,其電場線是一系列同心圓,單個圓上的電場強度大小處處相等,如圖丙所示。在某均勻變化的磁場中,將一個半徑為r的金屬圓環(huán)置于相同半徑的電場線位置處。從圓環(huán)的兩端點a、b引出兩根導線,與阻值為R的電阻和內阻不計的電流表串接起來,如圖丁所示。金屬圓環(huán)的電阻為R0,圓環(huán)兩端點a、b間的距離可忽略不計,除金屬圓環(huán)外其他部分均在磁場外。此時金屬圓環(huán)中的自由電子受到的感生電場力F即為非靜電力。若電路中電流表顯示的示數(shù)為I,電子的電荷量為e,
求:
a.金屬圓環(huán)中自由電子受到的感生電場力F的大小;
b.分析說明在感生電場中能否像靜電場一樣建立“電勢”的概念。
I
=
E
-
E
反
R
【答案】見試題解答內容
【解答】
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發(fā)布:2024/4/26 11:36:51組卷:76引用:1難度:0.4
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1.半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定,電阻忽略不計。圓環(huán)內存在與環(huán)面垂直的勻強磁場,磁感應強度為B。導體棒長為L(L>2R),其單位長度電阻值為r。圖(a)中導體棒與圓環(huán)相切于O1點,t=0時刻起,從圖示位置以速度v勻速向右運動,棒始終與速度方向垂直。圖(b)中導體棒與圓環(huán)相切于O2點,t=0時刻起,以O2點為軸從圖示位置起在水平面內順時針勻速轉過180°,角速度為ω;導體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
(1)分析說明圖(a)中導體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導體棒的電流變化情況;
(2)求圖(b)中導體棒兩端產(chǎn)生的感應電動勢E與時間t的關系式;
(3)若圖(a)、圖(b)中導體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同,試比較兩種情況中導體棒運動到虛線(圓環(huán)上直徑位置)處,流過兩導體棒的感應電流大小。發(fā)布:2024/12/30 1:0:6組卷:98引用:2難度:0.7 -
2.如圖甲所示,在水平面上有一豎直向下的足夠寬的矩形勻強磁場區(qū)域,磁感應強度B0=0.2T,區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框,匝數(shù)n=10,邊長a=1m,線框電阻R=1Ω,質量m=1kg?,F(xiàn)在線框上作用一水平恒力F,使線框從靜止開始向右進入磁場中,已知恒力F的大小為10N,線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,整個線框完全進入磁場前已經(jīng)勻速運動,g=10m/s2。當線框剛全部進入磁場開始計時,磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是( ?。?br />
發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:145引用:3難度:0.5 -
3.如圖,空間某區(qū)域內存在沿水平方向的勻強磁場,一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場,整個過程線框平面始終豎直,線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點,下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關系的圖中,不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:231引用:3難度:0.7