如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r="1
题型:不详难度:来源:
如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r="1.0" Ω,所围成矩形的面积S="0.040" m2,小灯泡的电阻R="9.0" Ω,磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmStV,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期.忽略灯丝电阻随温度的变化,求:
(1)线圈中产生感应电动势的最大值; (2)小灯泡消耗的电功率; (3)在磁感应强度变化的0~的时间内,通过小灯泡的电荷量. |
答案
(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3 C |
解析
(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10-2 s 所以线圈中感应电动势的最大值为 Em=8.0 V. (2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为Im=="0.80" A 通过小灯泡电流的有效值为I=Im/A 小灯泡消耗的电功率为P=I2R="2.88" W. (3)在磁感应强度变化的0~内,线圈中感应电动势的平均值 =nS通过灯泡的平均电流= 通过灯泡的电荷量Q=Δt==4.0×10-3 C. |
举一反三
(10分)如图所示为交流发电机示意图,匝数为匝的矩形线圈,边长分别为l0cm和20cm,内阻为5,在磁感强度B=0.5T的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动,线圈和外部20电阻R相接,求:
(1)S断开时,电压表示数; (2)S闭合时,电流表示数; (3)发电机正常工作时,通过电阻R的电流最大值是多少?R上所消耗的电功率是多少? (4)线圈从图示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电量为多少? |
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动,产生的交流电动势的最大值为Em.设t=0时线圈平面与磁场平行,当线圈的匝数增加一倍,转速也增大一倍,其他条件不变时,交流电的电动势为( )A.e=2Emsin2ωt | B.e=4Emsin2ωt | C.e=Emcos2ωt | D.e=4Emcos2ωt |
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一正弦交流电的电压随时间变化规律如图,则该交流电
A.电压瞬时值表达式为u=100sin(25t)V | B.周期为0.02s | C.电压有效值为100 | D.频率为25 Hz |
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如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N内阻不计,绕轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动,从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻R,下列判断正确的是
A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e= | B.矩形线圈从图示位置经过时间时,通过电流表的电荷量为0 | C.当P位置不动,R增大时,电压表读数也增大 | D.当P位置向上移动、R不变时,电流表读数减小 |
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(15分)如图甲所示为一台小型发电机的示意图,单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时,产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1.0Ω,外接灯泡的电阻为9.0Ω。求:
(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式; (2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量: (3)线圈匀速转动一周的过程中,外力所做的功。 |
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