零零教育信息网 首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 电磁感应现象中的切割类问题 > 正文 返回　打印

如图左所示，边长为l和L的矩形线框aa′、bb′互相垂直，彼此绝缘，可绕中心轴O1O2转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘．通过电刷跟C、
网友投稿  2023-04-19 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图左所示，边长为l和L的矩形线框aa′、bb′互相垂直，彼此绝缘，可绕中心轴O1O2转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘．通过电刷跟C、D连接．线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中，磁场边缘中心的张角为45°，如图右所示（图中的圆表示圆柱形铁芯，它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向，如图箭头所示）．不论线框转到磁场中的什么位置，磁场的方向总是沿着线框平面．磁场中长为l的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B，设线框aa′和bb′的电阻都是r，两个线框以角速度ω逆时针匀速转动，电阻R=2r．
（1）求线框aa′转到图右位置时感应电动势的大小；
（2）求转动过程中电阻R上的电压最大值；
（3）从线框aa′进入磁场开始，作出0～T（T是线框转动周期）时间内通过R的电流iR随时间变化的图象；
（4）求外力驱动两线框转动一周所做的功．

魔方格

◎ 答案


魔方格
（1）由题，线框转到磁场中的任何位置时，磁场的方向总是沿着线框平面，则线框切线感线的速度方向始终与磁感线垂直，则感应电动势的大小E=2Blv=2Blω
L
2
=BlLω．
（2）线框转动过程中，只有一个线框进入磁场切割磁感线作为电源，另一个线框与外接电阻R并联后作为外电路，则电源的内阻为r，外电路总电阻为R外=
Rr
R+r
=
2
3
r，故R两端的电压最大值为：
   UR=IR外=
E
r+
2
3
r
?
2
3
r=
2
5
BlLω
（3）aa′和bb′在磁场中，通过R的电流大小相等，
    iR=
UR
R
=
2
5
BlLω?
1
2r
=
BlLω
5r
．
从线框aa′进入磁场开始，每转45°，即
T
8
周期时间，电流发生一次变化，作出电流的图象如图所示．
（4）每个线框作为电源时，电路中总电流为：
    I=
E
R外+r
=
E
2
3
r+r
=
3E
5r
，提供的总功率为P=EI=
3E2
5r
=
3(BlLω)2
5r

根据能量转化和守恒定律得：
    W外=4P?
T
8
=P?
T
2
=P?
π
ω
=
3πB2l2L2ω
5r

答：（1）线框aa′转到图右位置时感应电动势的大小为BlLω．；
（2）转动过程中电阻R上的电压最大值
2
5
BlLω；
（3）从线框aa′进入磁场开始，在0～T时间内通过R的电流iR随时间变化的图象如图所示；
（4）外力驱动两线框转动一周所做的功为
3πB2l2L2ω
5r
．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图左所示，边长为l和L的矩形线框aa′、bb′互相垂直，彼此绝缘，可绕中心轴O1O2转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘．通过电刷跟C、…”主要考查了你对  【法拉第电磁感应定律】，【电磁感应现象中的磁变类问题】，【电磁感应现象中的切割类问题】  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。



http://www.00-edu.com/html/202304/453510.html十二生肖
十二星座