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如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够持续闪烁发光.某同学对...

如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够持续闪烁发光.某同学对竹蜻蜒的电路做如下简化:如图乙所示,半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动,圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OPOQOR,辐条互成角.在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场,在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷NM与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r).其他电阻不计,从辐条OP进入磁场开始计时.

(1)在辐条OP转过的过程中,求通过LED灯的电流;

(2)求圆环每旋转一周,LED灯消耗的电能;

(3)为使LED灯闪烁发光时更亮,可采取哪些改进措施?(请写出三条措施)

 

(1) (2) (3)见解析 【解析】 (1)在辐条OP转过的过程中,OP、OQ均处在磁场中,电路的电动势为 E=BL2ω 电路的总电阻为 R=+=r 由闭合电路欧姆定律,电路的总电流为 I= 通过LED灯的电流 I1=I= (2)设圆环转动一周的周期为T,在辐条OP转过的过程中,LED灯消耗的电能,Q1=在辐条OP转过~的过程中,仅OP处在磁场中,电路的电动势为 E′=BL2ω 电路的总电阻为 R′=r+= 由闭合电路欧姆定律知,电路的总电流为 通过LED灯的电流 I′1=I′= LED灯消耗的电能Q2=,圆环每旋转一周,LED灯消耗的电能发生三次周期性变化,则 Q=3×(Q1+Q2)= (3)例如:增大角速度,增强磁场,增加辐条的长度,减小辐条的电阻、增加辐条数量等。  
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考点分析:
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如图,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长为L=10 cm的正方形线圈abcdN=100匝,线圈电阻r=1 Ω.线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,转动的角速度ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω.

(1)求感应电动势的最大值;由图示位置转过60°角时的感应电动势的值.

(2)π2=10,求线圈转过一周电流产生的总热量.

(3)由图示位置开始,求在线圈转过周期的时间内通过电阻R的电荷量.

 

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有一种自行车,它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机,其原理示意图如图甲所示;图中NS是一对固定的磁极,磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈,转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮.如图乙所示,当车轮转动时,因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.关于此装置,下列说法正确的是(  )

A.自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电

B.小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关

C.知道摩擦轮和后轮的半径,就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数

D.线圈匝数越多,穿过线圈的磁通量的变化率越大

 

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有人为汽车设计的再生能源装置原理示意图如图所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻力作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用.设在磁极和圆柱状铁芯之间形成有理想边界的两扇形磁场区域的圆心角均为α,磁场均沿半径方向,bcad边在磁场中任一位置的磁感应强度大小均为B,矩形线圈abcd(d点未显示出)的匝数为n,边长abcdlbcad2l,线圈的总电阻为r.某次测试时,外接电阻R和理想交流电流表A,外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动,不计线圈转动轴处的摩擦。则下列说法正确的是(  )

A.电流表的示数为

B.电流表的示数为

C.外力做功的平均功率为

D.外力做功的平均功率为

 

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手摇式发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡L供电,其电路如图所示.当线圈以角速度ω匀速转动时,电压表示数为U,灯泡正常发光.已知发电机线圈的电阻为r,灯泡正常发光时的电阻为R,其他电阻可忽略,变压器原线圈与副线圈的匝数比为k,变压器可视为理想变压器.则(  )

A. 灯泡的额定电压为

B. 灯泡的额定功率为

C. 发电机的线圈中产生的电动势最大值为

D. 从中性面开始计时,原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsinωt

 

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电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图甲为电吉他的拾音器的原理图,在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内,当拨动金属弦后,螺线管内就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若由于金属弦的振动,螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示,则对应感应电流的变化为(   )

A. B.

C. D.

 

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