- 高二物理平行磁场
高二物理中涉及的平行磁场有:
1. 匀强磁场:磁感应强度B与空间位置不变的平面平行,或大小、方向处处相同的磁场。
2. 平行板电容器充电后与电源断开,两个极板之间有平行磁场,此情况下可视为无数个电子在平行磁场中做匀速直线运动。
此外,高二物理中还会遇到其他各种类型的磁场,如环形磁场、同轴电缆等。
相关例题:
题目:一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生正弦式交流电。已知线圈从中性面开始转动,经过100秒后转过90度角,求:
1. 线圈转动的角速度;
2. 线圈转动的周期;
3. 线圈转过90度角所用的时间;
4. 在这个过程中产生的电动势的最大值;
5. 如果这个线圈的电阻为2欧姆,求在上述过程中产生的热量。
解答:
1. 根据题意,线圈从中性面开始转动,因此线圈转动的角速度为:
$omega = frac{2pi}{T}$,其中T为周期,单位为秒。
由于线圈转过90度角,因此有:$frac{t}{T} = frac{pi}{4}$,其中t为转动时间,单位为秒。
解得:$omega = frac{2pi}{T} = frac{2pi}{sqrt{2} times 100} = frac{sqrt{2}}{4}pi$弧度/秒。
2. 根据正弦交流电的周期公式:$T = frac{2pi}{omega}$,可得到周期为:$T = sqrt{2} times 100 = 100$秒。
3. 线圈转过90度角所用的时间为:$t = frac{pi}{4} times 100 = 25pi$秒。
4. 根据电动势最大值公式:E_{m} = sqrt{2}Blv,其中B为磁场强度,l为线圈的长度,v为线速度。由于线圈从中性面开始转动,因此线速度v=wL。代入数据可得电动势的最大值为:E_{m} = sqrt{2}Blv = sqrt{2} times 1 times 2 times 100 = 20sqrt{2}V。
5. 根据焦耳热公式:Q = I^{2}Rt,其中I为电流,R为电阻,t为时间。由于电流在变化过程中产生的电动势最大值为E_{m},因此电流的有效值为:I = frac{E_{m}}{sqrt{2}}。代入数据可得热量为:Q = (frac{E_{m}}{sqrt{2}})^{2} × 2 × (25π) = 60π焦耳。
答案:
(1)线圈转动的角速度为$frac{sqrt{2}}{4}pi$弧度/秒;
(2)线圈转动的周期为$100$秒;
(3)线圈转过90度角所用的时间为$25pi$秒;
(4)产生的电动势的最大值为$20sqrt{2}$伏特;
(5)在上述过程中产生的热量为$60pi$焦耳。
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