[题目]发电机和电动机具有装置上的类似性.源于它们机理上的类似性.直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1.图2所示的情景.在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中.两根光滑平行金属轨道MN.PQ固定在水平面内.相距为L.电阻不计.电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN.PQ放在轨道上.与轨道接触良好.以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动.图1轨道端点MP� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

【题目】发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。

在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。

图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。

（1）求在Δt时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。

（2）从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。

a．请在图3（图1的导体棒ab）、图4（图2的导体棒ab）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。

b．我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图2“电动机”为例，通过计算分析说明。

【答案】（1）（2）a．如图3、图4 b．见解析

【解析】（1）图1中，电路中的电流

棒ab受到的安培力F1=BI1L

在Δt时间内，“发电机”产生的电能等于棒ab克服安培力做的功

图2中，棒ab受到的安培力F2=BIL

在Δt时间内，“电动机”输出的机械能等于安培力对棒ab做的功

（2）a．图3中，棒ab向右运动，由左手定则可知其中的正电荷受到b→a方向的洛伦兹力，在该洛伦兹力作用下，正电荷沿导体棒运动形成感应电流，有沿b→a方向的分速度，受到向左的洛伦兹力作用；图4中，在电源形成的电场作用下，棒ab中的正电荷沿a→b方向运动，受到向右的洛伦兹力作用，该洛伦兹力使导体棒向右运动，正电荷具有向右的分速度，又受到沿b→a方向的洛伦兹力作用。如图3、图4。

b．设自由电荷的电荷量为q，沿导体棒定向移动的速率为u。

如图4所示，沿棒方向的洛伦兹力，做负功

垂直棒方向的洛伦兹力，做正功

所示，即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零。

做负功，阻碍自由电荷的定向移动，宏观上表现为“反电动势”，消耗电源的电能；做正功，宏观上表现为安培力做正功，使机械能增加。大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将电能转化为等量的机械能，在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到“传递能量的作用。

练习册系列答案

中考新方向系列答案

中考新航线系列答案

专项新评价中考二轮系列答案

中考研究全国各省市中考真题常考基础题系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】汽车上坡时，在发动机的功率P不变的情况下，要想增大牵引力F，应该怎样改变速度的大小v（）

A. 增大v B. 减小v C. 维持v不变 D. 与v的变化无关

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】如图所示，某人用手握住一个保温杯，则下列说法中正确的是：

A. 若保持保温杯始终静止，则手握得越紧，保温杯受到的摩擦力越大

B. 握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力向上

C. 握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力向下

D. 握着保温杯水平匀速运动，保温杯不受摩擦力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】（多选）如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A端靠近一带电导体C时

A．A端金箔张开，B端金箔闭合

B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合

C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开

D．选项A中两对金箔带同种电荷，选项C中两对金箔带异种电荷

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】A、B两带电小球，质量分别为mA、mB，电荷量分别为qA、qB，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A、B两球处于同一水平面。若B对A及A对B的库仑力大小分别为FA、FB，则下列判断正确的是

A．FA=FB ，qA > qB

B．AC细线对A的拉力TA= mAg/2

C．OC细线的拉力TC=（mA+mB）g

D．同时烧断AC、BC细线后，A、B组成的系统下落过程机械能守恒

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是

A. L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B. L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

C. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为

D. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

【题目】如图（a），在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，–2)。两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示，两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，–2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”），点C(0，0.5)处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”）。