16.電動機(jī)和發(fā)電機(jī):
(1)如圖1是直流電動機(jī)工作原理示意圖。馬蹄形永久磁鐵(未畫出)產(chǎn)生了如圖2所示的輻向磁場(類似自行車的輻條),電動機(jī)的轉(zhuǎn)子可簡化為矩形導(dǎo)線框abcd,換向器的兩個(gè)電刷分別連接直流電源的正負(fù)極。接通電源,線框的ad,bc邊受磁場力作用,整個(gè)線框就會繞著中心軸OO′不停地轉(zhuǎn)動,并將動力通過轉(zhuǎn)軸向外輸出。如圖3所示,經(jīng)過P、Q兩點(diǎn)的這根磁感線
是閉合線條(選填“可能”、“一定”或“一定不”);
(2)接上問,P、Q兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B
P、B
Q的大?。築
PB
Q(選填“相等”、“大于”、“小于”或“無法確定”),原因是
;
(3)其實(shí),電流表、電壓表這類磁電式儀表的工作原理和上述電動機(jī)很相似,只是不需要不停轉(zhuǎn)動,可以用它來測量電流、電壓的大小。圖4中P是帶指針繞在鐵芯上可轉(zhuǎn)動的線框,A、B是兩個(gè)接線柱,如果指針向右偏轉(zhuǎn),電流從
接線柱流入電表。(選填“A”或“B”);
(4)如圖5是發(fā)電機(jī)的工作原理圖,其結(jié)構(gòu)和上面的電動機(jī)很相近,只是圖中的矩形線圈要靠外力使其轉(zhuǎn)動,矩形線圈的左右兩邊做切割磁感線運(yùn)動,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,給外電路的負(fù)載電阻供電。產(chǎn)生感應(yīng)電流方向需用
定律判定(選填“韋伯”、“楞次”或“麥克斯韋”);
(5)發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性,源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理更可以簡化為如圖6、7所示的情景。兩圖裝置均在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi),相距為L,電阻不計(jì)。圖6中電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上,與軌道接觸良好,導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用,以速度v
1(v
1平行于MN)向右做勻速運(yùn)動。圖6軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻,求此外力F的大?。?br />(6)接上問,圖7軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源,致使導(dǎo)體棒ab以水平向右的速度v
2通過固定的光滑滑輪勻速提升重物,電路中的電流為I,求:在Δt時(shí)間內(nèi),圖6“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能E
電和圖7“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能E
機(jī)。