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某单极发电机的简化原理如图所示.在长直线圈中垂直于线圈对称轴上固定一根半径为r的圆形金属导轨,可自由转动的金属杆CD位于线圈对称轴上,杆上固连一长为r的金属棒OA,可随杆转动

题目详情
某单极发电机的简化原理如图所示.在长直线圈中垂直于线圈对称轴上固定一根半径为r的圆形金属导轨,可自由转动的金属杆CD位于线圈对称轴上,杆上固连一长为r的金属棒OA,可随杆转动,金属棒的另一端与圆形金属导轨接触良好.CD杆右侧固连一圆盘,其半径为
r
2
,并绕有细线,在恒力拉动下,圆盘和杆一起旋转.构成线圈的导线一端通过电刷P连接到杆CD上,另一端连接到圆形金属导轨Q点,回路的等效总电阻为R.线圈放置在磁感应强度为B0的匀强磁场中,方向水平向右.(提示:当线圈中通有电流I时,电流在线圈内产生的磁感应强度大小B=aI,其中a是由线圈决定的常数)
作业帮
(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,求金属棒OA两端电动势;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,求回路电流强度I;
(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,求作用在细线上的恒力大小F.
r
2
,并绕有细线,在恒力拉动下,圆盘和杆一起旋转.构成线圈的导线一端通过电刷P连接到杆CD上,另一端连接到圆形金属导轨Q点,回路的等效总电阻为R.线圈放置在磁感应强度为B0的匀强磁场中,方向水平向右.(提示:当线圈中通有电流I时,电流在线圈内产生的磁感应强度大小B=aI,其中a是由线圈决定的常数)
作业帮
(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,求金属棒OA两端电动势;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,求回路电流强度I;
(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,求作用在细线上的恒力大小F.
r
2
r2rr220
作业帮

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▼优质解答
答案和解析
(1)由法拉第电磁感应定律,则有:E=Brv=
1
2
B0ωr2
(2)线圈内总磁感应强度:B′=B0+B
而B=αI,
且I=
E
R
=B′
1
2R
ω0r2
解得:I=
B0r0
2R-αr0

应有:ω0<
2R
αr2

(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
而v=
ω0r
2

解得:F=
2I2R
0
=(
B0r0
2R-αr0
)2•
2R
ω0

答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
B0r0
2R-αr0

(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
B0r0
2R-αr0
)2•
2R
ω0
1
2
12111222B0ωr2
(2)线圈内总磁感应强度:B′=B0+B
而B=αI,
且I=
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=B′
1
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解得:I=
B0r0
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应有:ω0<
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
而v=
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解得:F=
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0
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ω0

答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
B0r0
2R-αr0

(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
B0r0
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2R
ω0
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(2)线圈内总磁感应强度:B′=B0+B
而B=αI,
且I=
E
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=B′
1
2R
ω0r2
解得:I=
B0r0
2R-αr0

应有:ω0<
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
而v=
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2

解得:F=
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0
=(
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ω0

答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
B0r0
2R-αr0

(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
B0r0
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(2)线圈内总磁感应强度:B′=B00+B
而B=αI,
且I=
E
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1
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解得:I=
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应有:ω0<
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
而v=
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2

解得:F=
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0
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答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
B0r0
2R-αr0

(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
B0r0
2R-αr0

(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
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答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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2R-αr0

(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
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答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
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答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I2R;
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答:(1)断开开关S,当金属棒转速为ω时,金属棒OA两端电动势为
1
2
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)金属棒稳定转动时,则有:Fv=I22R;
而v=
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1
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B0ωr2;
(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
B0r0
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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(2)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω00转动时,回路电流强度I为
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(3)闭合开关S,当金属棒以稳定转速ω0转动时,不计摩擦阻力,作用在细线上的恒力大小F为(
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