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如圖所示為交流發(fā)電機示意圖,匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈,邊長分別為 10 cm和20 cm,內阻為 5Ω,在磁感應強度B="0.5" T的勻強磁場中繞OO′軸以50 rad/s的角速度勻速轉動,轉動開始時線圈平面與磁場方向平行,線圈通過電刷和外部 20Ω的電阻R相接.求電鍵S合上后,

(1)寫出線圈內產生的交變電動勢瞬時值的表達式
(2)電壓表和電流表示數(shù);
(3)電阻R上所消耗的電功率是多少?
(4)如保持轉子勻速轉動,外力每分鐘需要對轉子所做的功;
(5)從計時開始,線圈轉過的過程中,通過外電阻R的電量;
(1)50cos50tV(2)40V  2.0 A(3)80 W(4)6.0×103J(5)3.5×10-2c

試題分析:(1)感應電動勢最大值
Em=nBSω =100×0.5×0.1×0.2×50 V=50 V    (2分)
故交變電動勢瞬時值的表達式為
e= Em cosωt =50cos50t V                   (3分)
(2)感應電動勢有效值     E=="50" V.                   (1分)
電鍵S合上后,由閉合電路歐姆定律
I= A="2.0" A,                         (1分)
U=IR=2×20 V="40" V.                              (1分)
即電流表示數(shù)為 2 A,電壓表示數(shù)為 40 V。          (2分)
(3) 電阻R上所消耗的電功率 P=IU=2×40 W="80" W.     (2分)
(4)  W="Q" =I2(R+r) t=22×(20+5) ×60J=6.0×103J       (4分)
(5)  q=n△φ/(R+r)= nBS sin / (R+r)             (3分)
代入數(shù)據(jù),解得 q= 3.5×10-2c                    (1分)
點評:此題首先要能夠求出閉合線圈在勻強磁場中勻速轉動時產生的感應電動勢的表達式,產生電動式的線圈相當于電源,從而傳化為電路的問題,在解題過程中一定要注意,電壓表和電流表的示數(shù)為有效值,電阻消耗的功率要用有效值去求解.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一個100匝矩形導線圈產生的正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示.由圖可知(  。
A.該交流電的電壓瞬時值的表達式為u=100sin(25t) V
B.當t =10-2s時,磁通量最大
C.當t =10-2s時,線圈轉動過程中磁通量變化率為100wb/s
D.若將該交流電壓加在阻值為R=100Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率是50 W

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

電阻為1Ω的某矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時,產生的正弦交流電  的圖像如圖線a所示;當調整線圈轉速后,該線圈中所產生的正弦交流電的圖像如圖線b所示。以下關于這兩個正弦交流電流的說法正確的是
A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零
B.線圈先后兩次轉速之比為3∶2
C.交流電a的電動勢的有效值為5V
D.交流電b的電動勢的最大值為5 V

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,矩形線圈面積為S,匝數(shù)為N,線圈電阻為r,在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉動,外電路電阻為R.當線圈由圖示位置轉過90°的過程中,求:

(1)通過電阻R的電荷量q.
(2)電阻R上產生的焦耳熱Q.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,線圈abcd的面積是0.05 m2,共100匝,線圈電阻為1 Ω,外接電阻R=9 Ω,勻強磁場的磁感應強度B= T,當線圈以60 r/s(轉/秒)的轉速勻速旋轉時.問:

(1)若從線圈處于中性面開始計時,寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式.
(2)線圈轉過 s時電動勢的瞬時值多大?
(3)電路中,電壓表和電流表的示數(shù)各是多少?
(4)線圈轉一圈外力做功多大?
(5)從圖示位置轉過180°的過程中流過電阻R的電荷量是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

某小型發(fā)電機產生的交變電動勢為e=10sin10πt(V),對此電動勢,下列表述正確的有
A.最大值是VB.頻率是10HzC.有效值是10VD.周期是0.2s

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

單匝閉合線框在勻強磁場中,繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動。在轉動的過程中,線框中的最大磁通量為φm,最大感應電動勢為Em,下列說法中錯誤的是( )
A.當穿過線框的磁通量為零時,線框中感應電動勢也為零
B.當穿過線框的磁通量減小時,線框中感應電動勢也減小
C.當穿過線框的磁通量等于0.5φm時,線框中感應電動勢不等于0.5Em
D.線框轉動的角速度等于Em m

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示, 面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉動, 能產生正弦交變電動勢e=BSωsinωt的圖是( )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(2011年廈門一中月考)如圖10-1-14所示,勻強磁場的磁感應強度B=0.5 T,邊長為L=10 cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r=1 Ω,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉動,角速度為ω=2π rad/s,外電路電阻R=4 Ω,求:

圖10-1-14
(1)轉動過程中感應電動勢的最大值;
(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉過60°角時的瞬時感應電動勢;
(3)由圖示位置轉過60°角的過程中產生的平均感應電動勢;
(4)交流電壓表的示數(shù);
(5)轉動一周外力做的功;
(6) 周期內通過R的電荷量為多少?

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