| 动生电动势 题目答案及解析

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选修3-2

第四章 电磁感应

4.5 电磁感应现象的两类情况

动生电动势

如图为一种交流发电装置的示意图,长度为$2L$、间距为$L$的两平行金属电极固定在同一水平面内,两电极之间的区域$I$和区域Ⅱ有竖直方向的磁场,磁感应强度大小均为$B$、方向相反,区域$I$边界是边长为$L$的正方形,区域Ⅱ边界是长为$L$、宽为$0.5L$的矩形。传送带从两电极之间以速度$v$匀速通过,传送带上每隔$2L$固定一根垂直运动方向、长度为$L$的导体棒,导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为$(\qquad)$

["

$BLv$

","

$\\dfrac{\\sqrt{2}BLv}{2}$

","

$\\dfrac{3BLv}{2}$

","

$\\dfrac{\\sqrt{10}BLv}{4}$

"]
[["D"]]

由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间,即周期为$T=\dfrac{2L}{v}$

导体棒通过区域$I$时,产生的电动势大小为$E_{1}=BLv$,经过的时间为$t_{1}=\dfrac{L}{v}$

导体棒通过区域Ⅱ时,产生的电动势大小为$E_{2}=B \times 0.5Lv$,经过的时间为$t_{2}=\dfrac{L}{v}$

根据有效值的定义有$\dfrac{E_{1}^{2}}{R}t_{1}+\dfrac{E_{2}^{2}}{R}t_{2}=\dfrac{E_{有}^{2}}{R}T$

带入数据可得$E_{有}=\dfrac{\sqrt{10}BLv}{4}$

故选:$\rm D$

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如图所示,一细金属导体棒在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右运动,磁场方向垂直纸面向里。不考虑棒中自由电子的热运动。下列选项正确的是 跑步机是一种健身器材,图甲为一种可测速跑步机的简单原理图。跑步机的底座固定一对间距、宽度的平行金属电极,其间充满磁感应强度、方向垂直纸面向里的匀强磁场,左侧与电压传感器(看成理想电压表)和阻值为的电阻连接,绝缘橡胶带上每隔距离就嵌入一个电阻的平行金属条。跑步机工作时绝缘橡胶带跟随脚步一起运动,金属条与电极接触良好,且任意时刻仅有一根金属条处于磁场中。健身者在一次跑步过程中,电压传感器将其两端的电压即时采集并输入电脑,获得的电压随时间变化的关系图像如图乙所示。 自系统是由若干控制器和传感器组成,评估汽车当前速度和移动情况,并检查踏板上是否有驾驶者介入,若是判断安全气囊弹出后驾驶者没有踩踏板或是踩踏力度不够,则启动电子稳定控制机制,向车轮施加与车辆速度和移动幅度匹配的制动力,以防止二次事故发生。 如图,“”形导线框置于磁感应强度大小为、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直,各边长均为。线框绕、所在直线以角速度顺时针匀速转动,与磁场方向垂直。时,与水平面平行,则 圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成。工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴转动。外转子半径为,由四个相同的单匝线圈紧密围成,每个线圈的电阻均为,直边的长度均为,与轴线平行。内转子半径为,由四个形状相同的永磁体组成,磁体产生径向磁场,线圈处的磁感应强度大小均为。外转子始终以角速度匀速转动,某时刻线圈的直边与处的磁场方向如图乙所示。 如图所示,长度均为的两根光滑金属直导轨和固定在水平绝缘桌面上,两者平行且相距,、连线垂直于导轨,定滑轮位于、连线中点正上方处。和单位长度的电阻均为,、间连接一阻值为的电阻。空间有垂直于桌面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为。过定滑轮的不可伸长绝缘轻绳拉动质量为、电阻不计的金属杆沿导轨向右做匀速直线运动,速度大小为。零时刻,金属杆位于、连线处。金属杆在导轨上时与导轨始终垂直且接触良好,重力加速度大小为。
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