高三物理解答题中等难度题
图甲是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈).
图甲 图乙 图丙
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;
(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计).
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(16分)图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动,由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图2是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈)
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1 的表达式;
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;
(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其它电阻均不计)
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某小型交流发电机的示意图,其矩形线圈abcd的面积为S=0.03 m2,共有10匝,线圈总电阻为r=1 Ω,线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R=9 Ω的连接。在外力作用下线圈10π rad/s绕轴OO′匀速转动时,下列说法中正确的是
A.电阻R的发热功率是3.6 W
B.交流电流表的示数是0.6 A
C.用该交流发电机给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔一定为0.02 s
D.如果将电阻R换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡,小灯泡能正常工作
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某小型交流发电机的示意图,其矩形线圈abcd的面积为S=0.03 m2,共有n=10匝,线圈总电阻为r=1 Ω,线圈处于磁感应强度大小为T的匀强磁场中,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻9 Ω的连接。在外力作用下线圈以角速度10π rad/s绕轴OO′逆时针匀速转动,下列说法中正确的是
A. 刚开始转动时线圈中感应电流方向为abcd
B. 用该交流发电机给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔为0.02 s
C. 该电路的路端电压有效值为5.4V
D. 如果将电阻R换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡,小灯泡能正常工作
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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,,匝数为n,线圈的总电阻为,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的匀速转动,角速度为。线圈两端通过电刷e、f与阻值为R的定值电阻连接,从线圈经过中性面开始计时,则( )
A、线圈中感应电动势的最大值为
B、线圈值感应电动势随时间变化的函数表达式为
C、经过周期时间通过电阻R的电荷量为
D、此发动机在上述工作状态下的输出功率为
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(15分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05 m2,线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=T。为了用此发电机发出的交流电带动两个标有“220 V 11 kW”的电动机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器,电路如图所示。求:
(1)发电机的输出电压;
(2)变压器原、副线圈的匝数比;
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。
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有一交流发电机模型,矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,发电机负载为白炽小灯泡,若线圈匝数为 100匝,回路总电阻为 2 Ω,线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间 t 的变化规律为Φ=0.04sinπt(Wb),设π2=10,回路中电阻值恒定不变,则
A. t=0 时,回路瞬时电流为零
B. t=10 s 时,回路电流改变方向
C. t=1.5 s 时,回路瞬时电流最大
D. 从 t=0 到 t=10 s 时间内,回路产生的焦耳热为 400 J
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有一交流发电机模型,矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,发电机负载为白炽小灯泡,若线圈匝数为 100匝,回路总电阻为 2 Ω,线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间 t 的变化规律为Φ=0.04sinπt(Wb),设π2=10,回路中电阻值恒定不变,则
A. t=0 时,回路瞬时电流为零
B. t=10 s 时,回路电流改变方向
C. t=1.5 s 时,回路瞬时电流最大
D. 从 t=0 到 t=10 s 时间内,回路产生的焦耳热为 400 J
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