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如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为 10cm和20cm,内阻为 5Ω,在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50
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rad/s的角速度匀速转动,转动开始时线圈平面与磁场方向平行,线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接.求电键S合上后,
(1)电压表和电流表示数;
(2)如保持转子匀速转动,外力每分钟需要对转子所做的功;
(3)从计时开始,线圈转过π/3的过程中,通过外电阻R的电量.
分析:(1)线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为Em=NBSω.电流表测量电流的有效值.根据有效值与最大值的关系求出电动势的有效值,根据闭合电路欧姆定律求出电流和路端电压;
(2)根据功能关系可知,外力对转子所做的功等于电路产生的热量即可求解;
(3)根据q=It即可求解,其中I指平均电流.
解答:解:(1)感应电动势最大值
Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×50
2
V=50
2
 V      
感应电动势有效值E=
Em
2
=50 V            
电键S合上后,由闭合电路欧姆定律
I=
E
R+r
=
50
20+5
 A=2.0 A,
U=IR=2×20 V=40 V.
即电流表示数为 2 A,电压表示数为 40 V.
(2)根据功能关系得:W=Q=I2(R+r)t=22×(20+5)×60J=6.0×103J         
(3)根据q=It得:
q=
n△?
R+r
=nBS sin 
π
3
r+R
      
代入数据,解得 q=2×10-2C                       
答:(1)电压表的示数为40V,电流表示数为2A;
(2)外力每分钟需要对转子所做的功为6.0×103J;
(3)从计时开始,线圈转过π/3的过程中,通过外电阻R的电量为2×10-2C.
点评:本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力,对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值,求电量时,I需要用平均值.
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π
r/s的转速匀速转动,转动开始时线圈平面与磁场方向平行,线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接、求
(1)写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式
(2)电阻R上所消耗的电功率是多少
(3)如果保持转子匀速转动,外力每分钟需要对转子所做的功;
(4)从计时开始,线圈转过π/3的过程中,通过外电阻R的电荷量.

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(1)电压表和电流表示数
(2)整个电路每分钟产生的热量
(3)从计时开始,0.05s内流过电阻R的电量
(4)如果把电流表换成二极管(单向导电:正向电阻为0,反向电阻∞)请画出电阻R两端电压随时间变化的uR-t图线.

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 rad/s的角速度匀速转动,转动开始时线圈平面与磁场方向平行,线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接.求电键S合上后,
(1)写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式
(2)电压表和电流表示数;
(3)电阻R上所消耗的电功率是多少?
(4)如保持转子匀速转动,外力每分钟需要对转子所做的功;
(5)从计时开始,线圈转过
π
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的过程中,通过外电阻R的电量.

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A、当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电动势为零B、当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量变化率最大C、线圈平面转动一周的时间内,线圈中的感应电流方向改变一次D、当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间,线圈中的感应电流为零

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rad/s的角速度匀速转动,线圈和电阻R=20Ω相接,求:
(1)S断开时,电压表示数;
(2)S闭合时,电流表示数;
(3)发电机正常工作时,R上所消耗的电功率是多少?
(4)线圈从图示位置转过900的过程中通过电阻R的电量为多少?

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