【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(zhì)量為m 半徑為R的均勻細圓環(huán)上，現(xiàn)設(shè)法加外力使圓環(huán)從靜止開始，繞通過環(huán)心垂直于環(huán)面的軸線勻加速轉(zhuǎn)動．試求從開始轉(zhuǎn)動到環(huán)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(zhuǎn)動帶電圓環(huán)的等效電流為I時，等效電流產(chǎn)生的磁場對整個以圓環(huán)為周界的圓面的磁通量Ф＝kI, k為一已知常量．不計電荷作加速運動所產(chǎn)生的輻射效應(yīng)．

【答案】

【解析】

當(dāng)環(huán)的角速度到達ω0時，環(huán)的動能

(l)

若在時刻t，環(huán)轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則環(huán)上電荷所形成的等效電流

(2)

感應(yīng)電動勢

(3)

由（2）、（3）式得

(4)

環(huán)加速轉(zhuǎn)動時，要克服感應(yīng)電動勢做功，功率為

P1=εI(5)

因為是勻加速轉(zhuǎn)動，所以ω和I都隨時間t線性增加．若角速度從零開始增加到ω0經(jīng)歷的時間為t0，則有

(6)

若與ω0對應(yīng)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(guān)各式得

(8)

外力所做的總功

(9)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)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(guī)律的實驗中

(1)除打點計時器（含紙帶，復(fù)寫紙）、小車、平板、導(dǎo)線及開關(guān)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(diào)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(yīng)固定在長木板上，且靠近滑輪一端

B.開始實驗時小車應(yīng)靠近打點計時器一端

C.應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車

D.牽引小車的鉤碼個數(shù)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(biāo)出 的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。在A、B、C、D、E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(shù)字）； 物塊下滑的加速度大小為______m/s2（保留2位有效數(shù)字）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)在用電磁打點計時器做探究勻變速直線運動規(guī)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(yīng)使用220V的交流電

B．使用時應(yīng)當(dāng)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(shù)點，依次得到A、B、C、D、E五個計數(shù)點．用刻度尺量的得AB=7.60cm，BC=6.00cm，CD=4.40cm，DE=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”或“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(guī)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(shù)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 1、2、3、4、5、6、7 都為記數(shù)點．測得：s1=1.40cm，s 2=1.91cm， s 3=2.38cm，s 4=2.92cm，s 5=3.41cm，s6=3.89cm．（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（1）實驗過程中應(yīng)___________。

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(shù)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(shù)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(fā)生改變，t=2s時刻追上甲

D.在t=0到t=4s時間內(nèi)，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O、a、b、c為同一直線上的四點，ab間的距離為3m，bc間的距離為4m，一物體自O點由靜止出發(fā)，沿此直線做勻加速直線運動，依次經(jīng)過a、b、c三點，已知物體通過ab段與bc段所用的時間相等. 則O與a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(huán)，位于豎直平面內(nèi)，環(huán)上有兩個相同的帶電小球a和b（可視為質(zhì)點），只能在環(huán)上移動，靜止時兩小球之間的距離為R，現(xiàn)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(huán)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，a，b兩球的重力勢能之和不變

D. 撤除外力后，a，b兩球在軌道上運動過程中系統(tǒng)的能量守恒

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)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A、B、D、B、F、B共7個計數(shù)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4～6V,電源頻率是50Hz,它每隔0.02s打一次點。使用計時器打點時,應(yīng)先________,待打點計時器穩(wěn)定后,再__________.

（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(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源�，F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω，金屬導(dǎo)軌的其它電阻不計，g取10m/s2。已知sin37=0.60，cos37=0.80，

試求：

（1）通過導(dǎo)體棒的電流；

（2）導(dǎo)體棒受到的安培力大小；

（3）導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小。

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