分析 (1)根據感應電動勢的最大值,從而求出感應電動勢的有效值,進而求出感應電流的有效值,通過熱功率公式,最后求出10min內產生熱量,即為外力對線框做功;
(2)開關接氖泡時,電壓的瞬時值大于等于12V時就發(fā)光,小于12V就不發(fā)光.根據瞬時表達式,從而求出時間,最后算出總時間.
解答 解:線框勻速轉動時,產生的是正弦交流電,總電動勢的最大值是:Em=NBωS=NBω×ab×ad
得 Em=250×(\frac{2}{π})×(4π)×0.12×0.1=24V;
(1)開關接電阻時,電流表讀數是 I=\frac{E}{R}=\frac{\frac{{E}_{m}}{\sqrt{2}}}{R}=\frac{\frac{24}{\sqrt{2}}}{12}A=\sqrt{2}A
R的熱功率為 P熱=I2R=(\sqrt{2})2×12=24W;
外力對線框做的功等于其他形式的能轉化為電能的數值,也等于電能轉化為熱能的數值.
即所求功是 W=P熱t=24×(10×60)=1.44×104 J
(2)當開關接氖泡時,電壓的瞬時值大于等于12V時就發(fā)光,小于12V就不發(fā)光.
因交流電的頻率是 f=\frac{ω}{2π}=\frac{4π}{2π}=2Hz,在交流電一個周期內會有兩次發(fā)光,所以閃光的頻率是 f光=2f=4Hz
取線框在中性面時開始計時,則電動勢的瞬時值表達式為 e=Emsin(ω t )
即 e=24sin(4π t) V
因線框電阻不計,所以氖泡的電壓等于電動勢.
u=e=24sin(4π t) V
在 t=0到 \frac{T}{2} 內,令 u=12V,(T是交流電周期)
得 12=24sin(4π t )
sin(4π t )=0.5
(4π t )=\frac{π}{6} 或 \frac{5π}{6}
得 t1=\frac{1}{24}s
t2=\frac{5}{24}s
所以在 0到\frac{T}{2} 內,發(fā)光時間是 t=t2-t1=(\frac{5}{24})-(\frac{1}{24})=\frac{1}{6} s
而 t總=10min=600s=1200T�。═=\frac{1}{f}=0.5s)
所以在10分鐘內,發(fā)光的總時間是 t光總=1200(2t光)=1200×2×\frac{1}{6}=400s
答:(1)當S接e時,電流表讀數是\sqrt{2}A,R熱功率是24W;10min內外力對線框做功14400J;
(2)當S接f時,通電10min氖燈發(fā)光總時間為400s.
點評 本題考查交流電的感應電動勢的最大值如何求,理解交流電的最大值與有效值的關系,掌握由熱功率求產生熱量,注意氖泡發(fā)光的電壓,從而通過瞬時表達式求出發(fā)光時間.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 增大 | B. | 變小 | C. | 不變 | D. | 不能確定 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | b所需向心力最大 | B. | b、c周期相等,且大于a的周期 | ||
C. | b加速度小于a加速度 | D. | c加速度大于a加速度 |
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