题目内容

【题目】在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示,则下列说法正确的是(  )

A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最大

B. 该交变电动势的有效值为11V

C. 该交变电动势的瞬时值表达式v=22cos100πtV

D. 1s时间内,线圈中电流方向改变100

【答案】AD

【解析】由图象知:t=0.01s时,感应电动势为零,则穿过线框的磁通量最大,故A正确;该交变电动势的有效值为:,故B错误;由图象可知,线圈转动周期T=0.02s,角速度:该交变电动势的瞬时值表达式e=22sin100πtV,故C错误;周期为0.02s,每个周期电流方向改变2次,故电路中的电流方向每秒钟改变100次,故D正确。所以AD正确,BC错误。

练习册系列答案
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【题目】甲图是我国自主研制的200mm离子电推进系统,已经全面应用于我国航天器。离子电推进系统的核心部件为离子推进器,它采用喷出带电离子的方式实现飞船的姿态和轨道的调整,具有大幅减少推进剂燃料消耗、操控更灵活、定位更精准等优势。

离子推进器的工作原理如图乙所示,推进剂氙原子P喷注入腔室C后,被电子枪G射出的电子碰撞而电离,成为带正电的氙离子。氙离子从腔室C中飘移过栅电极A的速度大小可忽略不计,在栅电极AB之间的电场中加速,并从栅电极B喷出。在加速氙离子的过程中飞船获得推力。

已知栅电极AB之间的电压为U,氙离子的质量为m、电荷量为qAB间距为d推进器单位时间内喷射的氙离子数目N

(1)将该离子推进器固定在地面上进行试验。求:

a. 氙离子经AB之间的电场加速后,通过栅电极B时的速度v的大小,以及离子束的等效电流I

b. 求喷射离子过程中,对推进器产生的反冲作用力大小;

(2)配有推进器的飞船在太空运行时,处于完全失重状态,为了构建推进器在太空中运作情景,离子推进器可视为放置在光滑的水平地面上。已知推进器的质量为M,且工作时质量保持不变,推进器刚开始运动的极短时间,可认为瞬间喷出N′个离子,即这些离子相对于地面以相同的速度同时喷出。

c. 求喷出时每个离子的速度以及电场力对每个离子做的功;

d. 这一过程中飞船向后移动的距离;

e. 随着时间的推移,喷出的离子的动能逐渐变大还是变小?简要说明理由;

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