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某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同...

某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同磁铁的N、S极交错放置组合成一个高h=0.5m、半径r=0.2m的圆柱体,其可绕固定的OO'轴转动.圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B=0.2T,方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱体外侧固定-根与其等长、电阻R=0.4Ω的金属杆ab,杆与圆柱平行.从上往下看,圆柱体以ω=100rad/s的角速度顺时针匀速转动,设转到如图所示位置为t=0时刻.取g=10m/s2,π2=10.求:
(1)圆柱体转过周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势E的大小;
(2)如图丙所示,M、N为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L=0.314m,两板间距d=0.125m.现用两根引线将M、N分别与a、b相连.在t=0时刻,将-个电量q=+1.00×10-6C、质量m=1.60×10-8kg的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放,求粒子从M板运动到N板所经历的时间t.不计粒子重力.
(3)t=0时刻,在如图丙所示的两极板间,若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ水平射入两极板间,而且已知粒子沿水平方向离开电场,求初速度υ的大小,并在图中画出粒子相应的运动轨迹.不计粒子重力.(※请自行作图!)

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(1)磁场与导体棒之间有相对运动,导体切割磁感线,根据E=BLv,即可求得ab杆中产生的感应电动势E的大小; (2)粒子开始内做初速度为零的匀加速直线运动,然后减速,然后分别再加速、减速,这样往复下去,分析清楚运动过程,根据运动学公式和牛顿第二定律可求解; (3)粒子最后以水平速度射出,说明粒子竖直方向上速度为零,因此粒子在板间运动时间为的偶数倍,即为或者. 【解析】 (1)感应电动势:E=Bhv 又:v=ωr    E=2V 代入数据得:故ab杆中产生的感应电动势E的大小为:E=2V (2)粒子加速度为: 周期为: 粒子在T时间内运动地距离为: 又: 故: 故粒子从M板运动到N板所经历的时间t=3.14×10-2s. (3)第一种情况:粒子运动轨迹如答图甲所示,运动时间为. 初速度应为: 第二种情况:粒子运动轨迹如答图乙所示,运动时间为. 初速度应为: 故初速度大小分别为20m/s,10m/s,轨迹如图所示.
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考点分析:
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A.1V    B.5V    C.25V    D.250V
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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