题目内容
15.如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的线圈,该线圈半径为r=$\frac{0.1}{π}$m、匝数n=200,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示).在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2T,线圈的电阻为2Ω它的引出线接有8Ω的小电珠L.外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过电珠.当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示(x取向右为正),求:(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小;
(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小,并在图丁中画出感应电流随时间变化的图象(在图甲中取电流由C向上流过电珠L到D为正);
(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小;(忽略空气、摩擦等一切阻力)
分析 (1)根据图丙所示图象求出线圈的速度,然后根据公式E=BLv求出感应电动势;
(2)由欧姆定律求感应电流,由右手定值判断出感应电流方向,然后作出I-t图象;
(3)线圈做匀速直线运动,推力等于安培力,由平衡条件及安培力公式可以求出推力
解答 解:(1)从图可以看出,线圈往返的每次运动都是匀速直线运动,
其速度为v=$\frac{△x}{△t}$=$\frac{0.08}{0.1}$=0.8m/s,
线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势
E=nBLv=nB(2πr)v=200×0.2×2×π×$\frac{0.1}{π}$×0.8=6.4(V);
(2)感应电流I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{6.4}{8+2}$=0.64A,
根据右手定则可得,当线圈沿x正方向运动时,
产生的感应电流在图(甲)中是由D向下经过电珠L流向C的.
电流随时间变化的图象如图所示.
(3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动,
所以每次运动过程中推力必须等于安培力.
F推=F安=nNIL=nBI(2πr)=200×0.2×0.64×2π×$\frac{0.1}{π}$=5.12(N),
答:(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小6.4V;
(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小0.64A,感应电流随时间变化的图象如上图所示;
(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小5.12N.
点评 本题涉及的问题较多,知识点较多,求感应电动势及安培力时,要注意导线长度为n匝线圈的长度.
在用E=BLv求电动势时,要注意线圈的匝数和L=2πr,这是易错点;熟练应用基础知识即可正确解题,是一道基础题.
练习册系列答案
相关题目
5.王强同学上学时先向正西方向行走30m,而后再向正北方向行走40m,便到达学校大门口,则王强同学所通过的路程和位移大小分别为( )
A. | 70m 70m | B. | 50m 50m | C. | 70m 50m | D. | 50m 70m |
6.如图所示,两个相同的铝环套在一根光滑杆上,将一条形磁铁向左插 入铝环的过程中,两环的运动情况是( )
A. | 同时向左运动,间距增大 | B. | 同时向左运动,间距不变 | ||
C. | 同时向左运动,间距变小 | D. | 同时向右运动,间距增大 |
20.近几年我国在航空航天工业上取得了长足的进步,既实现了载人的航天飞行,又实现了航天员的出舱活动.如图所示,在某次航天飞行实验活动中,飞船先沿椭圆轨道1飞行,后在远地点343千米的P处点火加速,由椭圆轨道1变成高度为343千米的圆轨道2.下列判断正确的是( )
A. | 飞船由椭圆轨道1变成圆轨道2的过程中机械能不断减小 | |
B. | 飞船在圆轨道2上时航天员出舱前后都处于失重状态 | |
C. | 飞船在此圆轨道2上运动的角速度小于同步卫星运动的角速度 | |
D. | 飞船在椭圆轨道1上的运行周期小于沿圆轨道2运行的周期 |
4.如图为氢原子能级图,可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11eV,则下列说法正确的是( )
A. | 大量处在n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中可能发出红外线 | |
B. | 大量处在n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时,发出的光是紫外线 | |
C. | 大量处在n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,最容易表现出衍射现象的是由n=4向n=3能级跃迁辐射出的光子 | |
D. | 用能量为10.3eV的电子轰击,可以使基态的氢原子受激发 |