分析 (1)根據(jù)E=nBSω求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值,從而求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值,根據(jù)歐姆定律求出感應(yīng)電流的有效值,從而根據(jù)P=I2R求出電阻R消耗的電功率.
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合閉合電路歐姆定律求出平均感應(yīng)電流,根據(jù)q=$\overline{I}△t$求出通過(guò)電阻R的電荷量.
(3)根據(jù)焦耳定律可求得轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量;
(4)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中外力做的功,完全給電阻用來(lái)發(fā)熱,因此由有效值來(lái)計(jì)算在一周發(fā)熱量.
解答 解:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=nBSω=100×1×0.4×0.25×2=20V
電流有效值$I=\frac{{{E_{有效}}}}{R+r}=\frac{E_m}{{\sqrt{2}(R+r)}}=\frac{20}{{\sqrt{2}(3+1)}}=\frac{{5\sqrt{2}}}{2}$A
電阻R的電功率P=I2R=37.5W
(2)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)$\overline{E}$=$n\frac{△Φ}{△t}$
平均感應(yīng)電流$\overline{I}=\frac{\overline{E}}{R+r}$
通過(guò)定值電阻R的電荷量$q=\overline{I}•△t=n\frac{△Φ}{R+r}$
轉(zhuǎn)動(dòng)$\frac{1}{2}$周期磁通量的變化量△Φ=2BS
轉(zhuǎn)動(dòng)$\frac{1}{2}$周期時(shí)通過(guò)電阻R的電荷量:q=$n\frac{2BS}{R+r}$=100×$\frac{2×1×0.4×0.25}{3+1}$=5.0C
(3)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱${Q_R}={I^2}RT=37.5π$J=118J
(4)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,外力至少需要做的功,等于系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱:$W={Q_總}(cāng)={I^2}(R+r)T=50π$J=157J
答:(1)電阻R的電功率37.5W;
(2)從線圈通過(guò)中性面(即線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直的位置)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)$\frac{1}{2}$周期通過(guò)電阻R的電荷量為5C;
(3)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為118J;
(4)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,外力至少需要做的功157J.
點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值、最大值、有效值和瞬時(shí)值的區(qū)別以及應(yīng)用.注意求電阻發(fā)熱,則必須將交流電的有效值代入計(jì)算,求電量用電流的平均值.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 物體靜止在粗糙的水平面上 | B. | 汽車停在斜坡上 | ||
C. | 物體貼著豎直墻面自由下落 | D. | 瓶子被握在手中處于靜止?fàn)顟B(tài) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 電路中的總電流變大 | B. | 路端電壓變大 | ||
C. | 通過(guò)電阻R2的電流變小 | D. | 通過(guò)滑動(dòng)變阻器R1的電流變小 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 沿著磁感線方向,磁場(chǎng)一定越來(lái)越弱 | |
B. | 小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)S極所指的方向即為磁場(chǎng)的方向 | |
C. | 磁感線是直線的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不變 | |
D. | 磁感線的切線方向就是磁場(chǎng)的方向 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | $\frac{m(g+a)}{{x}_{1}}$ | B. | $\frac{m(g-a)}{{x}_{2}}$ | C. | $\frac{2(f+ma)}{{x}_{1}-{x}_{2}}$ | D. | $\frac{2(f+ma)}{{x}_{1}+{x}_{2}}$ |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 演示物體在飛船中懸浮,說(shuō)明物體在太空中不受重力 | |
B. | 物體可以在飛船中懸浮,是因?yàn)槲矬w所受重力和離心力平衡 | |
C. | 根據(jù)彈簧對(duì)人的拉力大小和該力對(duì)人產(chǎn)生的加速度大小,測(cè)出人的質(zhì)量,利用了牛頓第二定律 | |
D. | 根據(jù)彈簧對(duì)人的拉力大小和該力對(duì)人產(chǎn)生的加速度大小,測(cè)出人的質(zhì)量,利用了牛頓第三定律 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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