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【題目】電荷量為q的正電荷,均勻分布在由絕緣材料制成的質量為m 半徑為R的均勻細圓環上,現設法加外力使圓環從靜止開始,繞通過環心垂直于環面的軸線勻加速轉動.試求從開始轉動到環的角速度達到某一值ω0的整個過程中外力所做的功.已知轉動帶電圓環的等效電流為I時,等效電流產生的磁場對整個以圓環為周界的圓面的磁通量ФkI, k為一已知常量.不計電荷作加速運動所產生的輻射效應.

【答案】

【解析】

當環的角速度到達ω0時,環的動能

(l)

若在時刻t,環轉動的角速度為ω,則環上電荷所形成的等效電流

(2)

感應電動勢

(3)

由(2)、(3)式得

(4)

環加速轉動時,要克服感應電動勢做功,功率為

P1=εI(5)

因為是勻加速轉動,所以ωI都隨時間t線性增加.若角速度從零開始增加到ω0經歷的時間為t0,則有

(6)

若與ω0對應的等效電流為I0,則在整個過程中克服感到電動勢做的總功

(7)

由以上有關各式得

(8)

外力所做的總功

(9)

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用電磁打點計時器探究小車速度隨時間變化的規律的實驗中

(1)除打點計時器(含紙帶,復寫紙)、小車、平板、導線及開關外,在下面的儀器和器 材中,必需使用的有__________

A.電壓合適的50Hz的交流電源 B.電壓可以調的直流電源

C.刻度尺 D.秒表 E.天平 F.鉤碼

(2)下列實驗操作中正確的是_______

A.打點計時器應固定在長木板上,且靠近滑輪一端

B.開始實驗時小車應靠近打點計時器一端

C.應先接通電源,待打點穩定后再釋放小車

D.牽引小車的鉤碼個數越多越好

(3)某小組利用打點計時器對物塊沿長木板加速下滑時的運動進行探究。物塊拖動紙帶下 滑,打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz,紙帶上標出 的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。在ABCDE五個點中,打點計時器 最先打出的是______點。在打出C點時物塊的速度大小為______m/s(保留3位有效數字); 物塊下滑的加速度大小為______m/s2(保留2位有效數字)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學在用電磁打點計時器做探究勻變速直線運動規律的實驗時:

1)使用電磁打點計時器時,下列做法正確的是______

A.應使用220V的交流電

B.使用時應當先放開小車,讓其運動起來,再接通電源

C.也可以用干電池作為打點計時器的電源

D.每打完一條紙帶要及時切斷打點計時器的電源

2)打點計時器打點的時間間隔為0.02s,按打點時間先后順序,每五個點取一個計數點,依次得到ABCDE五個計數點.用刻度尺量的得AB=7.60cmBC=6.00cmCD=4.40cmDE=2.80cm.由此可知,圖中相鄰兩個點之間的時間間隔是_______s,打點計時器打B點時,小車的速度為______m/s,小車運動的加速度大小為______m/s2,加速度方向與小車運動方向________(填相同相反).

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是研究物體做勻變速直線運動規律時得到的一條紙帶,(實驗中打點計時器所 接低壓交流電源的頻率為 50Hz)相鄰兩計數點間有 4個計時點未畫出,依照打點的先 后順序依次編號為 1234567 都為記數點.測得:s1=1.40cms 2=1.91cm s 3=2.38cms 4=2.92cms 5=3.41cms6=3.89cm.(計算結果均保留三位有效數字)

1)實驗過程中應___________

A.先接通電源再釋放紙帶

B.先釋放紙帶再接通電源

2)相鄰兩計數點間的時間間隔為 T=________s

3)利用逐差法求物體的加速度大小 a=_______m/s2

4)打點計時器打記數點 6 時,物體的速度大小為 v6=_______m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩物體一開始沿同一條直線相向運動,在t=0時刻甲、乙相距x0=3m,它們的速度圖象如圖所示。下列說法正確的是

A.t=2s時刻甲、乙速度相等,且恰好相遇

B.t=1s時刻甲、乙速度不等,但恰好相遇

C.t=1s時刻,乙的速度方向發生改變,t=2s時刻追上甲

D.t=0t=4s時間內,甲乙僅相遇過一次

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】已知Oabc為同一直線上的四點,ab間的距離為3mbc間的距離為4m,一物體自O點由靜止出發,沿此直線做勻加速直線運動,依次經過a、b、c三點,已知物體通過ab段與bc段所用的時間相等. Oa間的距離為

A. 1mB. 2mC. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,一半徑為R的固定的光滑絕緣圓環,位于豎直平面內,環上有兩個相同的帶電小球ab(可視為質點),只能在環上移動,靜止時兩小球之間的距離為R,現用外力緩慢推左球a使其達到圓弧最低點c,然后撤出外力,下列說法正確的是( )

A. 在左球a到達c點的過程中,圓環對b求的支持力變大

B. 在左球a到達c點的過程中,外力做正功,電勢能增加

C. 在左球a到達c點的過程中,ab兩球的重力勢能之和不變

D. 撤除外力后,ab兩球在軌道上運動過程中系統的能量守恒

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中,用打點計時器記錄了被勻加速運動的小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出ABDBFB7個計數點.其相鄰點間的距離如圖所示,每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10s.

1)電磁打點計時器是一種使用________(填電源種類)電源的計時儀器,它的工作電壓是46V,電源頻率是50Hz,它每隔0.02s打一次點。使用計時器打點時,應先________,待打點計時器穩定后,__________.

2)小車運動的加速度為___________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩平行金屬導軌間的距離L=0.40m,金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37,在導軌所在平面內,分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內阻r=0.50Ω的直流電源。現把一個質量m=0.04kg的導體棒ab放在金屬導軌上,導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好,導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω,金屬導軌的其它電阻不計,g10m/s2。已知sin37=0.60cos37=0.80

試求:

1)通過導體棒的電流;

2)導體棒受到的安培力大小;

3)導體棒受到的摩擦力的大小。

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