如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,匝數(shù)n=100匝的矩形線圈,邊長分別為 25cm和40cm,內(nèi)阻為 5Ω,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1/π T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動開始時線圈平面與磁場方向垂直,線圈通過電刷和外部 20Ω的電阻R相接,求:
(1)電壓表和電流表示數(shù)
(2)整個電路每分鐘產(chǎn)生的熱量
(3)從計時開始,0.05s內(nèi)流過電阻R的電量
(4)如果把電流表換成二極管(單向?qū)щ姡赫螂娮铻?,反向電阻∞)請畫出電阻R兩端電壓隨時間變化的uR-t圖線.
分析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,求出最大感應(yīng)電動勢,由有效值與最大值的關(guān)系,即可求解;
(2)根據(jù)焦耳定律,即可求解;
(3)根據(jù)電量的表達(dá)式與法拉第電磁感應(yīng)定律,閉合電路歐姆定律,即可得電量的綜合表達(dá)式,即可求解.
解答:解:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,
則有:最大感應(yīng)電動勢,Em=nBSω=100×
1
π
×0.25×0.40×10πV=100 V   
有效值,E=
Em
2
=70.7 V.
電流表示數(shù)為I=
E
R+r
=
70.7
20+5
A=2.8A,
電壓表示數(shù)為U=IR=2.8×20 V=56V.
(2)根據(jù)焦耳定律,則有:Q=I2R+r)t1=2.82×(20+5)×60J=1.2×104J           
(3)因t2=0.05s=
T
4

電量q=n
△?
R+r
=
nBS
R+r
                 
代入數(shù)據(jù),解得 q=0.13C;                     
(4)uR-t圖線如下                                

答:(1)電壓表56V和電流表示數(shù)2.8A;
(2)整個電路每分鐘產(chǎn)生的熱量1.2×104J;
(3)從計時開始,0.05s內(nèi)流過電阻R的電量0.13C;
(4)電阻R兩端電壓隨時間變化的uR-t圖線如上所示.
點(diǎn)評:考查法拉第電磁感應(yīng)定律、焦耳定律與閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,掌握求電量的綜合表達(dá)式,注意有效值與最大值的關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
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如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈,邊長分別為0.1m和0.2m,內(nèi)阻為 5Ω,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以
25
2
π
r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)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
(1)寫出線圈內(nèi)產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值的表達(dá)式
(2)電阻R上所消耗的電功率是多少
(3)如果保持轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動,外力每分鐘需要對轉(zhuǎn)子所做的功;
(4)從計時開始,線圈轉(zhuǎn)過π/3的過程中,通過外電阻R的電荷量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈,邊長分別為 10cm和20cm,內(nèi)阻為 5Ω,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以50
2
 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)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(nèi)產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值的表達(dá)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(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動,外力每分鐘需要對轉(zhuǎn)子所做的功;
(5)從計時開始,線圈轉(zhuǎn)過
π
3
的過程中,通過外電阻R的電量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在滑環(huán)L上,導(dǎo)體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上,線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)、電刷保持與外電路的連接.關(guān)于其工作原理,下列說法中正確的是( 。
A、當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,線圈中的感應(yīng)電動勢為零B、當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,穿過線圈的磁通量變化率最大C、線圈平面轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi),線圈中的感應(yīng)電流方向改變一次D、當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與中性面垂直的瞬間,線圈中的感應(yīng)電流為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈,邊長分別為10cm和20cm,內(nèi)阻為5Ω,在磁感強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以50
2
rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,線圈和電阻R=20Ω相接,求:
(1)S斷開時,電壓表示數(shù);
(2)S閉合時,電流表示數(shù);
(3)發(fā)電機(jī)正常工作時,R上所消耗的電功率是多少?
(4)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中通過電阻R的電量為多少?

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