摘要:转动产生的感应电动势 ⑴转动轴与磁感线平行.如图磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外.长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动.求金属棒中的感应电动势.在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度v应该是平均速度.即金属棒中点的速度. ⑵线圈的转动轴与磁感线垂直.如图矩形线圈的长.宽分别为L1.L2.所围面积为S.向右的匀强磁场的磁感应强度为B.线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动.线圈的ab.cd两边切割磁感线.产生的感应电动势相加可得E=BSω.如果线圈由n匝导线绕制而成.则E=nBSω.从图示位置开始计时.则感应电动势的即时值为e=nBSωcosωt .该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关(但是轴必须与B垂直). 实际上.这就是交流发电机发出的交流电的即时电动势公式. [例4] 如图所示.xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外.向里的匀强磁场.磁感应强度均为B.一个围成四分之一圆形的导体环oab.其圆心在原点o.半径为R.开始时在第一象限.从t=0起绕o点以角速度ω逆时针匀速转动.试画出环内感应电动势E随时间t而变的函数图象. 解:开始的四分之一周期内.oa.ob中的感应电动势方向相同.大小应相加,第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通量不变.因此感应电动势为零,第三个四分之一周期内感应电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反,第四个四分之一周期内感应电动势又为零.感应电动势的最大值为Em=BR2ω.周期为T=2π/ω.图象如右.

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某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同磁铁的NS极交错放置组合成一个高h = 0.5 m、半径r = 0.2 m的圆柱体,其可绕固定的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,方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱体外侧固定—根与其等长、电阻R = 0.4Ω的金属杆ab,杆与圆柱平行.从上往下看,圆柱体以ω = 100 rad/s的角速度顺时针匀速转动,设转到如图所示位置为t = 0时刻.取g = 10 m/s2π2 = 10.求:

   (1)圆柱体转过周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势E的大小;

   (2)如图丙所示,MN为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L0 = 0.314m,两板间距d = 0.125m.现用两根引线将MN分别与ab相连.在t = 0时刻,将—个电量q = + 1.00×10 - 6C、质量m = 1.60×10 - 8kg的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放,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)t = 0时刻,在如图丙所示的两极板问,若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ0水平射入两极板间,而且已知粒子沿水平方向离开电场,求初速度υ0的大小,并在图中画出粒子相应的运动轨迹.不计粒子重力.(※请自行作图!)

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(11分)某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同磁铁的NS极交错放置组合成一个高h = 0.5 m、半径r = 0.2 m的圆柱体,其可绕固定的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,方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱体外侧固定—根与其等长、电阻R = 0.4Ω的金属杆ab,杆与圆柱平行.从上往下看,圆柱体以ω = 100 rad/s的角速度顺时针匀速转动,设转到如图所示位置为t = 0时刻.取g = 10 m/s2π2 = 10.求:

  (1)圆柱体转过周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势E的大小;

  (2)如图丙所示,MN为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L0 = 0.314m,两板间距d = 0.125m.现用两根引线将MN分别与ab相连.在t = 0时刻,将—个电量q = + 1.00×10 - 6C、质量m = 1.60×10 - 8kg的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放,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)t = 0时刻,在如图丙所示的两极板问,若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ0水平射入两极板间,而且已知粒子沿水平方向离开电场,求初速度υ0的大小,并在图中画出粒子相应的运动轨迹.不计粒子重力.(※请自行作图!)

 

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(11分)某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同磁铁的NS极交错放置组合成一个高h = 0.5 m、半径r = 0.2 m的圆柱体,其可绕固定的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,方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱体外侧固定—根与其等长、电阻R = 0.4Ω的金属杆ab,杆与圆柱平行.从上往下看,圆柱体以ω = 100 rad/s的角速度顺时针匀速转动,设转到如图所示位置为t =0时刻.取g = 10 m/s2π2= 10.求:
(1)圆柱体转过周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势E的大小;
(2)如图丙所示,MN为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L0 = 0.314m,两板间距d = 0.125m.现用两根引线将MN分别与ab相连.在t = 0时刻,将—个电量q = + 1.00×10 - 6C、质量m = 1.60×10 - 8kg的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放,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)t = 0时刻,在如图丙所示的两极板问,若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ0水平射入两极板间,而且已知粒子沿水平方向离开电场,求初速度υ0的大小,并在图中画出粒子相应的运动轨迹.不计粒子重力.(※请自行作图!)

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(11分)某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同磁铁的NS极交错放置组合成一个高h = 0.5 m、半径r = 0.2 m的圆柱体,其可绕固定的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,方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱体外侧固定—根与其等长、电阻R = 0.4Ω的金属杆ab,杆与圆柱平行.从上往下看,圆柱体以ω = 100 rad/s的角速度顺时针匀速转动,设转到如图所示位置为t = 0时刻.取g = 10 m/s2π2 = 10.求:

   (1)圆柱体转过周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势E的大小;

   (2)如图丙所示,MN为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L0 = 0.314m,两板间距d = 0.125m.现用两根引线将MN分别与ab相连.在t = 0时刻,将—个电量q = + 1.00×10 - 6C、质量m = 1.60×10 - 8kg的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放,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)t = 0时刻,在如图丙所示的两极板问,若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ0水平射入两极板间,而且已知粒子沿水平方向离开电场,求初速度υ0的大小,并在图中画出粒子相应的运动轨迹.不计粒子重力.(※请自行作图!)

 

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