直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖所示的情景，勻強(qiáng)磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；平行金屬軌道MN、PQ，相距為L，固定在水平面內(nèi)；電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab與平行軌道垂放置，且與軌道接觸良好；MP間接有直流電源。閉合開關(guān)S，金屬導(dǎo)體棒向右運(yùn)動，通過輕繩豎直提升質(zhì)量為m的物體，重力加速度為g。忽略一切阻力、導(dǎo)軌的電阻和直流電源的內(nèi)阻。
（1）求物體勻速上升時，通過導(dǎo)體棒ab的電流大??；
（2）導(dǎo)體棒ab水平向右運(yùn)動的過程中，同時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們稱之為反電動勢。設(shè)導(dǎo)體棒ab向上勻速提升重物的功率為P出，電流克服反電動勢做功的功率為P反，請證明：P出=P反；（解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題時做必要的說明）
（3）若通過電源連續(xù)調(diào)節(jié)MP間的電壓U，物體勻速上升的速度v也將連續(xù)變化，直流電動機(jī)所具有這種良好的“電壓無極變速”調(diào)速性能在許多行業(yè)中廣泛應(yīng)用。請寫出物體勻速上升的速度v與電壓U的函數(shù)關(guān)系式。
【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；共點(diǎn)力的平衡問題及求解；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式；安培力的計(jì)算公式及簡單應(yīng)用．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：255引用：2難度：0.6
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1．半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定，電阻忽略不計(jì)。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點(diǎn)，t=0時刻起，從圖示位置以速度v勻速向右運(yùn)動，棒始終與速度方向垂直。圖（b）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點(diǎn)，t=0時刻起，以O(shè)2點(diǎn)為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°，角速度為ω；導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
（1）分析說明圖（a）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導(dǎo)體棒的電流變化情況；
（2）求圖（b）中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式；
（3）若圖（a）、圖（b）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同，試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運(yùn)動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。發(fā)布：2024/12/30 1:0:6組卷：98引用：2難度：0.7 -
2．如圖甲所示，在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈?qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.2T，區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框，匝數(shù)n=10，邊長a=1m,線框電阻R=1Ω，質(zhì)量m=1kg。現(xiàn)在線框上作用一水平恒力F，使線框從靜止開始向右進(jìn)入磁場中，已知恒力F的大小為10N，線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，整個線框完全進(jìn)入磁場前已經(jīng)勻速運(yùn)動，g=10m/s2。當(dāng)線框剛?cè)窟M(jìn)入磁場開始計(jì)時，磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：146引用：3難度：0.5 -
3．如圖，空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場，一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場，整個過程線框平面始終豎直，線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進(jìn)入磁場時為計(jì)時起點(diǎn)，下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中，不正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：232引用：3難度：0.7
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