如圖甲所示，交流發(fā)電機的矩形金屬線圈，ab邊和cd邊的長度L1=40cm,bc邊和ad邊的長度L2=20cm,匝數(shù)n=100，線圈的總電阻r=6Ω，線圈位于磁感應(yīng)強度B=0.04T的勻強磁場中。線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E、F（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷與阻值R=90Ω的定值電阻連接。現(xiàn)使線圈繞過bc和ad邊中點、且垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO'以角速度ω=300rad/s勻速轉(zhuǎn)動。電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計。
（1）①請你說明線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大；并推導ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值的表達式（用所需物理量的字母表示）；
②求線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值表達式并計算出數(shù)值。
（2）取ab邊電流自a流向b為正方向，請在圖乙中畫出從圖示位置開始計時線圈中電流隨時間變化的圖像，在圖像中標出電流的最大值和周期，并寫出電流的瞬時值表達式；
（3）求線圈轉(zhuǎn)動1min電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。
【答案】（1）①線圈平面轉(zhuǎn)至圖示置時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大；ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值的表達式；
②線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值表達式為Em=nBL1L2ω，數(shù)值為96V。
（2）取ab邊電流自a流向b為正方向，請在圖乙中畫出從圖示位置開始計時線圈中電流隨時間變化的圖像，在圖像中標出電流的最大值和周期，電流的瞬時值表達式為i=-Imcos300t；
（3）線圈轉(zhuǎn)動1min電阻R上產(chǎn)生的熱量Q為2700J。
E
1
=
1
2
n
B
L
1
L
2
ω
②線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值表達式為Em=nBL1L2ω，數(shù)值為96V。
（2）取ab邊電流自a流向b為正方向，請在圖乙中畫出從圖示位置開始計時線圈中電流隨時間變化的圖像，在圖像中標出電流的最大值和周期，電流的瞬時值表達式為i=-Imcos300t；
（3）線圈轉(zhuǎn)動1min電阻R上產(chǎn)生的熱量Q為2700J。
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：38引用：1難度：0.6
相似題
-
1．如圖，N匝矩形導線恒以角速度ω繞對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈面積為S，線框電阻、電感均不計，在OO′左側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，外電路接有電阻R理想電流表A，那么可以確定是（ ）發(fā)布：2024/12/29 17:30:1組卷：161引用：6難度：0.9 -
2．如圖所示，電阻R1與R2阻值相等，D為理想二極管（正向電阻為零，反向電阻無窮大），在A、B間加一正弦交流電u=10sin100πt（v），則理想電壓表V的示數(shù)為（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：323引用：2難度：0.3 -
3．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n=50、電阻r=10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R=90Ω。在t=0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。π取3.14，求：
（1）交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；
（2）電阻R的電功率及線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R的電荷量。
發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：280引用：7難度：0.7
相關(guān)試卷