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12.如圖所示為一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈的長度ab=0.25m,寬度bc=0.20m,共有n=100匝,總電阻r=1.0Ω,可繞與磁場方向垂直的軸OO′轉(zhuǎn)動.線圈處于磁感應(yīng)強度B=0.40T的勻強磁場中,與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個“3.0V,1.8W”的燈泡.當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,小燈泡消耗的功率恰好為1.8W.則:
(1)推導(dǎo)發(fā)電機線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值的表達(dá)式Em=nBSω(其中S表示線圈的面積).
(2)求線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω.
(3)線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動100周過程中發(fā)電機產(chǎn)生的電能.

分析 (1)根據(jù)交流電的產(chǎn)生過程,代入相關(guān)的數(shù)據(jù)即可推導(dǎo)出發(fā)電機線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值的表達(dá)式;
(2)小燈泡正常發(fā)光可知流過燈泡的電流和燈泡上的電壓,然后根據(jù)閉合電路的歐姆定律和電流的其他公式,可以計算出線圈轉(zhuǎn)動的角速度;
(3)根據(jù)交流電的有效值計算電功.

解答 解:(1)線圈平面與磁場方向平行時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大,設(shè)ab邊的線速度為v,該邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1=BLabv
與此同時,線圈的cd邊也在切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2=BLcdv
線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢為:Em=n(E1+E2)因為Lab=Lcd
所以,Em=n2BLabv
線速度v=ω12Lbc,所以 Em=nBLab Lbcω,而S=Lab Lbc(S表示線圈的面積)
Em=nBSω
(2)設(shè)小燈泡正常發(fā)光時的電流為I,則
I=PU=0.60A,設(shè)燈炮正常發(fā)光時的電阻為R,
R=U2P=5.0Ω
根據(jù)閉合電路歐姆定律得:E=I(R+r)=3.6V
發(fā)電機感應(yīng)電動勢最大值為Em=2E,Em=nBSω
解得ω=EmnBS=1.82rad/s=2.5 rad/s
(3)發(fā)電機產(chǎn)生的電能為Q=IEt,t=100T=1002πω
解得:Q=543J
答:(1)發(fā)電機線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值的表達(dá)式Em=nBSω;
(2)線圈轉(zhuǎn)動的角速度為2.5rad/s;
(3)線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動100周過程中發(fā)電機產(chǎn)生的電能為543J.

點評 本題考查了交流電的峰值和有效值、周期和頻率的關(guān)系,記住,求熱量用有效值.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.下列聽說的速度中,是平均速度的是( �。�
A.百米賽跑的運動員以9.5m/s的速度沖過終點線
B.返回地面的太空艙以8m/s的速度落至太平洋洋面
C.子彈以800m/s的速度撞擊到墻上
D.由于堵車,從新南門到磨子橋汽車的車速僅為4km/h

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.有一列簡諧橫波沿x軸傳播,a、b、c為波上的三個質(zhì)點,某時刻的波形如圖所示,a正在向上運動,由此可知(  )
A.該波沿x軸負(fù)方向傳播
B.c正向上運動
C.該時刻以后,b比c先到達(dá)平衡位置
D.該時刻以后,b比c先到達(dá)離平衡位置最遠(yuǎn)處

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20.如圖a、b所示,是一輛質(zhì)量為6×103kg的公共汽車在t=0和t=3s末兩個時刻的兩張照片.當(dāng)t=0時,汽車剛啟動,在這段時間內(nèi)汽車的運動可看成勻加速直線運動.圖c是車內(nèi)橫桿上懸掛的拉手環(huán)經(jīng)放大后的θ=37°,據(jù)題中提供的信息,可以估算出的物理量有(  )
A.汽車的加速度B.3s末汽車的速度C.汽車的高度D.汽車的牽引力

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7.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,它在磁感應(yīng)強度為B、方向如圖的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n.導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計,燈泡的電阻應(yīng)為( �。�
A.2πl2nB2PB.2πl2nB2PC.l2nB22PD.l2nB2P

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.如圖所示,勻強電場的場強為E,M與N兩點間的距離為d,MN與電場線的夾角為α,則M、N兩點間的電勢差為( �。�
A.EdB.EdsinαC.EdcosαD.Edtanα

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4.如圖所示,空間有一個范圍足夠大的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣水平細(xì)桿上,桿足夠長,環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)給環(huán)一個向右的初速度v0,在圓環(huán)整個運動過程中,下列說法正確的是( �。�
A.如果磁場方向垂直紙面向里,圓環(huán)克服摩擦力做的功一定為12mv02
B.如果磁場方向垂直紙面向里,圓環(huán)克服摩擦力做的功一定為12mv02-m3g22B2q2
C.如果磁場方向垂直紙面向外,圓環(huán)克服摩擦力做的功一定為12mv02
D.如果磁場方向垂直紙面向外,圓環(huán)克服摩擦力做的功一定為12mv02-m3g22B2q2

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科目:高中物理 來源:2016-2017學(xué)年安徽省宣城市四校高二上學(xué)期期中考物理試卷(解析版) 題型:簡答題

如圖所示,在豎直向下的勻強電場中有一帶電量為q= -2×10-5C的小球,自傾角為θ=37°的絕緣斜面頂端A點由靜止開始滑下,接著通過半徑為R=2m的絕緣半圓軌道最高點C(C點的切線水平),已知小球質(zhì)量為m=0.5kg,勻強電場的場強E=2×105N/C,小球運動過程中摩擦阻力及空氣阻力不計(g=10m/s2 sinθ=0.6 cosθ=0.8),求:

(1)小球沿斜面向下運動過程中加速度大小

(2)H至少應(yīng)為多少?(提示小球在最高點C時速度不能為零.c點速度最小時H最�。�

(3)通過調(diào)整釋放高度使小球到達(dá)C點的速度為4m/s,則小球落回到斜面時的動能是多少?

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19.以18m/s的速度行駛的汽車,制動后以大小為4m/s2的加速度做勻減速運動,則下列判斷正確的是(  )
A.5s內(nèi)的位移為40mB.5s末的速度為-2m/s
C.6s末的速度為0D.6s內(nèi)的位移為40.5m

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同步練習(xí)冊答案