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(11分)某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置,如图甲所示,图乙为其俯视图.将8块相同磁铁的NS极交错放置组合成一个高h = 0.5 m、半径r = 0.2 m的圆柱体,其可绕固定的OO' 轴转动.圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B = 0.2T,方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱体外侧固定—根与其等长、电阻R = 0.4Ω的金属杆ab,杆与圆柱平行.从上往下看,圆柱体以ω = 100 rad/s的角速度顺时针匀速转动,设转到如图所示位置为t = 0时刻.取g = 10 m/s2π2 = 10.求:

   (1)圆柱体转过周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势E的大小;

   (2)如图丙所示,MN为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L0 = 0.314m,两板间距d = 0.125m.现用两根引线将MN分别与ab相连.在t = 0时刻,将—个电量q = + 1.00×10 - 6C、质量m = 1.60×10 - 8kg的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放,求粒子从M板运动到N板所经历的时间t.不计粒子重力.

   (3)t = 0时刻,在如图丙所示的两极板问,若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ0水平射入两极板间,而且已知粒子沿水平方向离开电场,求初速度υ0的大小,并在图中画出粒子相应的运动轨迹.不计粒子重力.(※请自行作图!)

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

答案:
(1) (2) (3)第一种情况:粒子运动轨迹如答图甲所示。        初速度应为        第二种情况:粒子运动轨迹如答图乙所示        初速度应为 【解析】    (1)感应电动势――――――――1分        又 ――――――――1分        代入数据得――――――――1分    (2)粒子加速度为――――――――1分        周期为――――――――1分        粒子在T时间内运动地距离为        ――――――――1分        又        故 ――――――――1分    (3)第一种情况:粒子运动轨迹如答图甲所示。――――――――1分        初速度应为――――――――1分        第二种情况:粒子运动轨迹如答图乙所示――――――――1分        初速度应为――――――――1分
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