（教育精品）习题

《（教育精品）习题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、专题复习:电磁感应中的导轨问题第二节“源”、“容”模型含电源的单导体棒情境【问题情境】如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，导线框两平行导轨间距为l，左端接一电动势为E、内阻为r的电源。一质量为m、有效电阻为R的导体棒垂直导线框放置并接触良好。闭合开关S，导体棒从静止开始运动。忽略导线框的电阻，平行轨道足够长。已知动摩擦因数为μ。请用题目中的已知量回答下列问题：（1）画出闭合开关瞬间时导体棒的等效电路图（2）分析安培力的方向、大小及其变化情况（3）分析加速度的方向、大小及其变化情况（4）v-t图像（5）金属

2、棒运动的整个过程中最大加速度和最大速度是多少?（6）设金属棒从开始到速度最大过程中所用时间为t，所走位移为x，产生的焦耳热为Q，这一过程中通过导体棒的电荷量为q，请列出此过程中的动量定理表达式和能量守恒表达式（用最大速度vm表示）【演练提升】直流电动机是一种使用直流电流的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的原理制成的。如图3所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装设圆柱形铁芯，将abcd矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴OO’转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接

3、。定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图4所示（侧面图）。已知ab、cd杆的质量均为M、长度均为L，其它部分质量不计，线框总电阻为R。电源电动势为E，内阻不计。当闭合开关S，线框由静止开始在磁场中转动，线框所处位置的磁感应强度大小均为B。忽略一切阻力与摩擦。求：闭合开关后，线框由静止开始到转动速度达到稳定的过程中，电动机产生的内能Q内；变形：电容放电式【问题情境】两个固定在水平面上、间距为L且相互平行的金属导轨，处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。导轨的左端为充电电路，已知电源的

4、电动势为E，电容器的电容为C。一根质量为m、长度也为L的金属导体棒，其有效电阻为R。垂直放置于平行金属导轨上。忽略一切摩擦阻力以及电源、导轨和导线的电阻。请用题目中的已知量回答下列问题：（1）电容器放电时的等效电路图（2）充、放电过程中流经电流传感器中电流的方向，用a、b表示，并画出i-t图像（取电流从a流向b为正方向）（3）求电容器充电结束时所带的电荷量Q（4）充电过程中电容器两极板间的电压u随电容器所带电荷量q发生变化。请画出u-q图象；并借助图象求出稳定后电容器储存的能量E（5）电容器放电时导体棒的v-t图像（6）求放电过程中安培力对导体

5、棒做的功（设导体棒达到的最大速度为vm）（7）求放电过程中安培力对导体棒的冲量（设导体棒达到的最大速度为vm）（8）请用已知量推导出最大速度vm（已知B、L、C、E、m）【演练提升】电磁弹射在电磁炮、航天器、舰载机等需要超高速的领域中有着广泛的应用，图1所示为电磁弹射的示意图。为了研究问题的方便，将其简化为如图2所示的模型（俯视图）。发射轨道被简化为两个固定在水平面上、间距为L且相互平行的金属导轨，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。发射导轨的左端为充电电路，已知电源的电动势为E，电容器的电容为C。子弹载体被简化为一根质量为m、长

6、度也为L的金属导体棒，其电阻为r。金属导体棒垂直放置于平行金属导轨上。忽略一切摩擦阻力以及导轨和导线的电阻。电容器充电结束后，将开关接b，电容器通过导体棒放电，导体棒由静止开始运动，导体棒离开轨道时发射结束。电容器所释放的能量不能完全转化为金属导体棒的动能，将导体棒离开轨道时的动能与电容器所释放能量的比值定义为能量转化效率。若某次发射结束时，电容器的电量减小为充电结束时的一半，不计放电电流带来的磁场影响，求这次发射过程中的能量转化效率η。