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如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25m...

如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25m,宽度bc=0.20m,共有n=100匝,总电阻r=1.0Ω,可绕与磁场方向垂直的对称轴OO’转动.线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V,1.8W”的灯泡,当线圈以角速度ω匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8W.(不计转动轴与电刷的摩擦)
(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em=nBSω(其中S表示线圈的面积);
(2)求线圈转动的角速度ω;
(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能.

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(1)根据交流电的产生过程,代入相关的数据即可推导出发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式; (2)小灯泡正常发光可知流过灯泡的电流和灯泡上的电压,然后根据闭合电路的欧姆定律和电流的其他公式,可以计算出线圈转动的角速度; (3)根据交流电的有效值计算电功. 【解析】 (1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大,设ab边的线速度为v,该边产生的感应电动势为E1=BLabv 与此同时,线圈的cd边也在切割磁感线,产生的感应电动势为E2=BLcdv 线圈产生的总感应电动势为:Em=n(E1+E2)因为Lab=Lcd, 所以,Em=n2BLabv 线速度v=ωLbc,所以 Em=nBLab Lbcω,而S=Lab Lbc(S表示线圈的面积) Em=nBSω (2)设小灯泡正常发光时的电流为I,则 I==0.60A,设灯炮正常发光时的电阻为R, R==5.0Ω 根据闭合电路欧姆定律得:E=I(R+r)=3.6V 发电机感应电动势最大值为Em=E,Em=nBSω 解得ω==1.8 rad/s=2.5 rad/s (3)发电机产生的电能为Q=IEt,t=100T=100 解得Q=500J 答:(1)发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em=nBSω; (2)线圈转动的角速度ω=2.5rad/s; (3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为500J.
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考点分析:
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(1)电子穿过A板时的速度大小;
(2)电子从偏转电场射出时的侧移量;
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(2)滑动变阻器接入电路的阻值.

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(1)两板间电场强度的大小;
(2)小球带的电荷量.

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在用描迹法画出电场中平面上的等势线的实验中,采用的装置如图甲所示.在平整的木板上,由下而上依次铺放白纸、复写纸和导电纸.A、B为两个电极,分别接在路端电压为6V的电源两端.A接电源正极,B接电源负极,在AB两点的连线上,有a、b、c、d、e五个等间距的点.
(1)若用图乙中的灵敏电流表的两个接线柱引出的两个表笔(探针)分别接触图甲中的d、e两点时,指针向右偏(若电流从红表笔流进时,指针向右偏),则电流表的红表笔接触在    点;
(2)若用图乙中的灵敏电流表的两个表笔(探针)分别接触图14甲中的d、f两点,(d、f连线和A、B连线垂直)时,发现电流表指针偏离刻度满中央位置.为使指针仍指在刻度盘中央(即不发生偏转),应将接f的表笔向    (填“左”或“右)移动.
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①他们应选用图甲中______图所示电路进行实验.
②根据实验测得数据描绘出如图乙所示的U--I图象,由图乙分析可知,小灯泡电阻随温度变化的情况是______
③已知实验中使用的小灯泡标有1.5V字样,请你根据上述实验结果求出小灯泡在1.5V电压下的实际功率是______W.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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