【題目】直流電動(dòng)機(jī)是一種使用直流電流的動(dòng)力裝置,是根據(jù)通電線圈在磁場中受到安培力的原理制成的如圖1所所所示是一臺(tái)最簡單的直流電動(dòng)機(jī)模型示意圖,固定部分定子裝了一對磁極,旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)子裝設(shè)圓柱形鐵芯,將abcd矩形導(dǎo)線框固定在轉(zhuǎn)子鐵芯上,能與轉(zhuǎn)子一起繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)線框與鐵芯是絕緣的,線框通過換向器與直流電源連接定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙很小,可認(rèn)為磁場沿徑向分布,線框無論轉(zhuǎn)到什么位置,它的平面都跟磁感線平行,如圖2所示側(cè)面圖已知abcd桿的質(zhì)量均為M、長度均為L,其它部分質(zhì)量不計(jì),線框總電阻為電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì)當(dāng)閉合開關(guān)S,線框由靜止開始在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng),線框所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為忽略一切阻力與摩擦

求:閉合開關(guān)后,線框由靜止開始到轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到穩(wěn)定的過程中,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的內(nèi)能;

當(dāng)電動(dòng)機(jī)接上負(fù)載后,相當(dāng)于線框受到恒定的阻力,阻力不同電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度也不相同求:abcd兩根桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度v多大時(shí),電動(dòng)機(jī)的輸出功率P最大,并求出最大功率

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)設(shè)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)abcd棒的最大速度為,

產(chǎn)生的反電動(dòng)勢等于直流電源的電動(dòng)勢,即

解得

設(shè)ab,cd棒速度為時(shí),線框回路中對應(yīng)的電流為

此時(shí),兩棒所受到的安培力均為,

時(shí)間內(nèi),對一根棒應(yīng)用動(dòng)量定理可得

達(dá)到穩(wěn)定的過程中,

電源輸出的總能量為

聯(lián)立解得

線框穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)能

有能量守恒

解得:

當(dāng)點(diǎn)擊加上負(fù)載后,設(shè)線框所受等效阻力為f,即電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力大小為f,

設(shè)此時(shí)對應(yīng)的abcd桿的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度為,則線框回路中電流,

每根桿受到的安培力為

有平衡條件可知

電動(dòng)機(jī)的輸出功率為,

當(dāng)時(shí),功率最大為

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】如圖所示,在地面上方等間距分布著足夠多的、水平方向的條形勻強(qiáng)磁場,每一條形磁場區(qū)域的寬度及相鄰區(qū)域的間距均為d。現(xiàn)有一邊長為l(l<d)的正方形線框在離地高h處以水平初速度v0從左側(cè)磁場邊緣進(jìn)入磁場。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。則

A. 線框在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定為

B. h越大線框運(yùn)動(dòng)的水平位移一定越大

C. v0的大小連續(xù)變化,線框落地點(diǎn)也一定相應(yīng)的連續(xù)變化

D. v0越大線框運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,a為放在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體,b為處于地面附近近地軌道上的衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,若a、b、cd的質(zhì)量相同,地球表面附近的重力加速度為g.則下列說法正確的是

A. ab的向心加速度都等于重力加速度g

B. b的線速度最大

C. c距離地面的高度不是一確定值

D. d的機(jī)械能最大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的圖象.此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,且當(dāng)t=0.55s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P恰好第3次到達(dá)y軸正方向最大位移處.問:

(1)該簡諧橫波的波速v的大小和方向如何?

(2)從t=0t=1.2s,質(zhì)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)的路程L是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在真空環(huán)境內(nèi)探測微粒在重力場中能量的簡化裝置如圖所示。P是一個(gè)微粒源,能持續(xù)水平向右發(fā)射質(zhì)量相同、初速度不同的微粒。高度為h的探測屏AB豎直放置,離P點(diǎn)的水平距離為L,上端A與P點(diǎn)的高度差也為h,已知重力加速度為g。

(I)若微粒打在探測屏AB的中點(diǎn),求微粒在空中飛行的時(shí)間;

(II)求能被屏探測到的微粒的初速度范圍。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場,規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向,螺線管與U型導(dǎo)線框cdef相連,導(dǎo)線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi),當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí),下列選項(xiàng)中正確的是( )

A. t1時(shí)刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大

B. t2時(shí)刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大

C. t1~ t2時(shí)間內(nèi),金屬圓環(huán)L內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流

D. t1~ t2時(shí)間內(nèi),金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上勻速運(yùn)動(dòng)設(shè)向右為正方向,甲質(zhì)點(diǎn)的速度為2 m/s,乙質(zhì)點(diǎn)的速度為-4 m/s則可知

A乙質(zhì)點(diǎn)的速度大于甲質(zhì)點(diǎn)的速度

B因?yàn)?2>-4,所以甲質(zhì)點(diǎn)的速度大于乙質(zhì)點(diǎn)的速度

C這里的正、負(fù)號(hào)的物理意義是表示運(yùn)動(dòng)的方向與規(guī)定正方向的關(guān)系

D若甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)由同一點(diǎn)出發(fā),則10 s后甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)相距60 m

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】奧迪車有多種車型,如30TFSI、35TFSI、50TFSI,(每個(gè)車型字母前的數(shù)字稱為G值)G值用來表現(xiàn)車型的整體加速度感,數(shù)字越大,加速越快.G值的大小為車輛從靜止開始加速到100km/h的平均加速度數(shù)值(其單位為國際基本單位)再乘以10.如圖為某一型號(hào)的奧迪尾標(biāo),其值為50TFSI,則該型號(hào)車從靜止開始加速到100km/h的時(shí)間約為( 。

A. 5.6 s B. 6.2 s C. 8.7 s D. 9.5 s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一個(gè)正點(diǎn)電荷固定在正方形的一個(gè)頂點(diǎn)D上,另一個(gè)帶電粒子射入該區(qū)域時(shí),恰好能經(jīng)過正方形的另外三個(gè)頂點(diǎn)A、BC,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,下列說法正確的是(  )

A. 根據(jù)軌跡可判斷該帶電粒子帶正電

B. 粒子經(jīng)過ABC三點(diǎn)速率大小關(guān)系是vBvAvC

C. 粒子在A、B、C三點(diǎn)的加速度大小關(guān)系是aAaCaB

D. AC兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案