Question

（09年廈門市質(zhì)檢）(14分)某種發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面圖如圖甲，永磁體的內(nèi)側(cè)為半圓柱面形，它與圓柱形鐵芯之間的窄縫間形成如圖所示B=0.5T的磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中有…個(gè)如圖乙所示的U形導(dǎo)線框abcd。已知線框ab和ed邊長均為0 2m，bc長為0．4m，線框以w=200rad／s角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

   

(1) 從線框bc邊轉(zhuǎn)到圖甲所示正上方開始計(jì)時(shí)，求t2．5×10s這一時(shí)刻線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2) 從線框be邊轉(zhuǎn)到圖甲所示正上方開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)平面內(nèi)畫出ad兩點(diǎn)電勢(shì)差uad隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。(U正值表示U>U)

(3) 如將此電壓Uad加在圖丙所示的豎直放置的平行金屬板上，且u.為正時(shí)P板電勢(shì)高，讓一質(zhì)量為m=6．4×10kg，電量為a=3．2×10的帶正電微粒從L=2.0×10 s.刻開始由靜止從p板出發(fā)向口板運(yùn)動(dòng)，已知po板問距L=1．0m，則粒子由P板出發(fā)后，將以多大的動(dòng)能撞擊Q板?(粒子重力不計(jì))

Answer 1

解析：（1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，bc邊始終和磁場(chǎng)方向垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，則

 

         的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為         ①  （3分）

 

          代入數(shù)據(jù)得：              （1分）

 

       （2）線框轉(zhuǎn)動(dòng)的周期   

 

                        ②

 

          從開始，內(nèi)為正值，內(nèi)為負(fù)值，圖象如圖

 

 

 

（3）在PQ上加電壓后，板間產(chǎn)生強(qiáng)度E不變，方向交替變化的電場(chǎng)，微粒從時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況如圖，設(shè)微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度為a

 

 

          ③

 

       其中            ④

 

        ⑤  （1分）

 

        ⑥  （1分）

 

微粒在一個(gè)周期內(nèi)前進(jìn)的距離       ⑦

 

由③④⑤⑥各式得：               （1分）

 

              

 

由于粒子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于16T

 

      

     ⑧   （1分）

 

      

 

根據(jù)動(dòng)能定理有

 

        ⑨ （1分）

 

解得：    ⑩  （1分）