(9分)如图所示为一交流发电机的原理示意图,其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=20cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=0.20Ω,线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动,角速度ω=100πrad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时π取3。
(1)从线圈经过中性面开始计时,写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式;
(2)求此发电机在上述工作状态下的输出功率;
(3)求从线圈经过中性面开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。
高三物理计算题中等难度题
(9分)如图所示为一交流发电机的原理示意图,其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=20cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=0.20Ω,线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动,角速度ω=100πrad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时π取3。
(1)从线圈经过中性面开始计时,写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式;
(2)求此发电机在上述工作状态下的输出功率;
(3)求从线圈经过中性面开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。
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如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以角速度ω=400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求:
(1)线圈中感应电流的最大值;
(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率;
(3)从线圈经过图示位置开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。
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如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以角速度ω=400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求:
(1)线圈中感应电流的最大值;
(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率;
(3)从线圈经过图示位置开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。
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如图所示为一交流发电机的原理示意图,装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场,发电机的矩形线圈abcd在磁场中,图中abcd分别为矩形线圈的四个顶点,其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。为了便于观察,图中发电机的线圈只画出了其中的1匝,用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上;用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1=50cm,bc边和ad边的长度L2=20cm,匝数n=100匝,线圈的总电阻r=5.0Ω,线圈转动的角速度ω=282rad/s,外电路的定值电阻R=45Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.05T。电流表和电压表均为理想电表,滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计,计算中取π=3.14,=1.41。
(1)请推导出线圈在匀速转动过程中感应电动势最大值Em的表达式(用题中已知物理量的符号表示),并求出此最大值;
(2)求电流表的示数I;
(3)求维持线圈匀速转动1圈,所需外力做的功W(结果保留3位有效数字)。
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如图是一手摇发电机,其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动,产生随时间变化的感应电动势。
已知矩形线圈abcd的匝数为N,边长ab=cd=L1,bc=ad=L2。线圈所在处磁感应强度为B。线圈的角速度为ω。当线圈转动到如图所示位置时,其平面与磁场方向平行。
(1)求线圈转动到如图位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低;
(2)从线圈处于如图位置开始计时,t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置,推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为e=NBL1L2ωcosωt;
(3)如图所示,线圈的ab、cd边分别通过电刷与两个滑环e、f相连,滑环e、f与二极管D、外电阻相连,组成闭合回路。二极管具有单向导电性,即加正向电压时其电阻可忽略不计,加反向电压时电阻可视为无穷大。已知线圈电阻为r,外电阻为R,电路其余部分电阻不计。计算经过一段较长时间t(远大于线圈转动周期)的过程中,外电阻R上产生的热量。
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如图甲所示,交流电发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.2m,ad=bc=0.4m,线圈匝数为50匝,线圈的总电阻r=1Ω,线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以的转速匀速转动,外接电阻R=9Ω,电压表为理想交流电表,则
A、图甲中交流电压表的示数为
B、图甲中电阻R上消耗的电功率为
C、如图乙所示,在外电路接上原副线圈匝数比的理想变压器时,电阻R上消耗的电功率最大
D、如图乙所示,在外电路接上原副线圈匝数比的理想变压器时,电阻R上消耗的电功率最大
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如图甲所示,交流电发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.2m,ad=bc=0.4m,线圈匝数为50匝,线圈的总电阻r=1Ω,线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以的转速匀速转动,外接电阻R=9Ω,电压表为理想交流电表,则
A、图甲中交流电压表的示数为
B、图甲中电阻R上消耗的电功率为
C、如图乙所示,在外电路接上原副线圈匝数比的理想变压器时,电阻R上消耗的电功率最大
D、如图乙所示,在外电路接上原副线圈匝数比的理想变压器时,电阻R上消耗的电功率最大
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如图所示为一交流发电机的原理示意图,装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场,发电机的矩形线圈abcd在磁场中,图中abcd分别为矩形线圈的四个顶点,其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察,图中发电机的线圈只画出了其中的1匝,用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上;用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1=50cm,bc边和ad边的长度L2=20cm,匝数n=100匝,线圈的总电阻r=5.0Ω,线圈转动的角速度ω=282rad/s,外电路的定值电阻R=45Ω,匀强磁场的磁感应强度B=0.05T。电流表和电压表均为理想电表,滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计,计算中取π=3.14,=1.41。
(1)求电阻R两端电压的最大值Um;
(2)求电压表的示数U;
(3)线圈转动1圈的过程中电阻R上产生的焦耳热QR(结果保留3位有效数字);
(4)线圈转动1圈的过程中线圈上所产生的焦耳热Qr(结果保留3位有效数字);
(5)讨论(3)、(4)中的结果与维持该线圈匀速转动1圈,外力所做的功W的关系(结果保留3位有效数字);
(6)从线圈经过图示位置开始计时,写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式;
(7)从线圈经过图示位置开始计时,写出ab边所受安培力大小随时间变化的函数关系式;
(8)从线圈经过图示位置开始计时,求线圈运动的1/4周期内,电流的平均值I平(结果保留2位有效数字);
(9)从线圈经过图示位置开始计时,求线圈转过90°的过程中通过线圈导线某截面的电荷量q(结果保留1位有效数字)。
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.5 m,ad=bc=1.0 m,线圈匝数为100匝,内阻不计,线圈在磁感应强度B= T的匀强磁场中,绕垂直磁场的虚线轴以角速度ω=10 π rad/s做匀速转动,外接理想变压器原线圈,电压表为理想交流电表,若电阻R两端电压为12 V,消耗的电功率为12 W,则( )
A. 交变电流的周期是0.2s
B. 交流电压表的示数为120V
C. 变压器原、副线圈匝数之比为10:1
D. 原线圈的输入功率24 W
高三物理不定项选择题中等难度题查看答案及解析
(15 分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ="cd" =、bc ="ad" =2. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:
(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;
(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;
(3)外接电阻上电流的有效值I.
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