某种发电机的内部结构平面图如图甲,永磁体的内侧为半圆柱面形,它与圆柱形铁芯之间的窄缝间形成如图所示B=0.5T的磁场。在磁场中有一个如图乙所示的U形导线框abcd。已知线框

◎ 题目

某种发电机的内部结构平面图如图甲,永磁体的内侧为半圆柱面形,它与圆柱形铁芯之间的窄缝间形成如图所示B=0.5T的磁场。在磁场中有一个如图乙所示的U形导线框abcd。已知线框ab和cd边长均为0.2m,bc长为0.4m,线框以ω=200π rad/s角速度顺时针匀速转动。

(1)从线框bc边转到图甲所示正上方开始计时,求t=2.5×10s这一时刻线框中感应电动势的大小。(感应电动势的结果保留两位有效数字)
(2)从线框bc边转到图甲所示正上方开始计时,请在给定的坐标平面内画出ad两点电势差Uad随时间变化的关系图线。(Uad正值表示Ua>Ud
(3)如将此电压Uad加在图丙所示的竖直放置的平行金属板上,且Uad为正时P板电势高,让一质量为m=6.4×10kg,电量为a=3.2×10C的带正电微粒,从t1=2.0×10s刻开始由静止从P板出发向Q板运动,已知PQ板间距L=1.0m,则粒子由P板出发后,将以多大的动能撞击Q板?(粒子重力不计)

◎ 答案

解:(1)线框转动过程中,bc边始终和磁场方向垂直,感应电动势大小不变,则s的感应电动势为
代入数据得:
(2)线框转动的周期s
 ②
开始,内Uab为正值,内Uad为负值,图象如图
(3)在PQ上加压后,板间产生强度E不变,方向交替变化的电场,微粒从时刻开始运动,一个周期内的运动情况如图,设微粒在电场中运动的加速度为a
m/s2
其中
 ⑤
 ⑥
微粒在一个周期内前进的距离
由③④⑤⑥各式得:
由于粒子做往复运动,所以实际运动时间小于16T
 ⑧
m
根据动能定理有:
解得:J ⑩

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“某种发电机的内部结构平面图如图甲,永磁体的内侧为半圆柱面形,它与圆柱形铁芯之间的窄缝间形成如图所示B=0.5T的磁场。在磁场中有一个如图乙所示的U形导线框abcd。已知线框…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中运动的综合应用】,【感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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