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(12分)(2015春•洮南市校级月考)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=1.0Ω,所围成矩形的面积S=0.04m2,小灯泡的电阻R=9.0Ω,磁场的磁感应强度随按如图(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=nBmS满分5 manfen5.comcos满分5 manfen5.comt,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化,求:

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(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)在磁感强度变化的0~满分5 manfen5.com的时间内,通过小灯泡的电荷量.

 

(1)线圈中产生感应电动势的最大值为8V; (2)小灯泡消耗的电功率为2.88W; (3)在磁感应强度变化的0~时间内,通过小灯泡的电荷量为4.0×10﹣3C. 【解析】 试题分析:(1)根据B﹣t图象读出周期T,由公式Em=nBmSω求出线圈中产生感应电动势的最大值; (2)根据欧姆定律求出电流的最大值,再求出电流的有效值,由电流的有效值求解小灯泡消耗的电功率. (3)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的公式求解0~ 时间内,通过小灯泡的电荷量. 【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=3.14×10﹣2s. 所以线圈中感应电动势的最大值为Em=nBmSω=nBmS•=100×1×0.040×V=8V (2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为 Im==0.80A 通过小灯泡电流的有效值为 I==0.4A 小灯泡消耗的电功率为 P=I2R=2.88W (3)在磁感应强度变化的1~1/4周期内,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=△t==4.0×10﹣3C 答: (1)线圈中产生感应电动势的最大值为8V; (2)小灯泡消耗的电功率为2.88W; (3)在磁感应强度变化的0~时间内,通过小灯泡的电荷量为4.0×10﹣3C.
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(1)通过R的感应电流大小;

(2)外力F的大小.

 

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