Question

【題目】如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r＝0.10 m、匝數(shù)n＝20匝的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)．在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B＝ T，線圈的電阻為R1＝0.50 Ω，它的引出線接有R2＝9.5 Ω的小電珠L.外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過小電珠．當(dāng)線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(摩擦等損耗不計)．求：

(1)小電珠中電流的最大值；

(2)電壓表的示數(shù)；

(3)t＝0.1 s時外力F的大��；

Answer 1

【答案】(1) 0.16 A. (2) 1.07 V(3) 0.128 N.

【解析】(1)由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，由于線圈在磁場中做往復(fù)運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應(yīng)電動勢的最大值為：Em＝nBlv＝nB2πrvm，電路總電阻為：R1＋R2，那么小電珠中電流的最大值為Im＝＝＝0.16 A.

(2)電壓表示數(shù)為有效值

U＝＝ImR2＝×0.16×9.5 V＝0.76 V≈1.07 V.

(3)當(dāng)t＝0.1 s也就是T/4時，外力F的大小為F＝nB2πrIm＝vm＝0.128 N.

本題考查了法拉第電磁感應(yīng)以及交流電的綜合知識，由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，由于線圈在磁場中做往復(fù)運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，可求出線圈中的感應(yīng)電動勢的最大值，根據(jù)歐姆定律可得電流的最大值，對于交流電電路中的電表示數(shù)都為有效值，