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（9分）圖18為一個小型交流發電機的原理圖，其矩形線圈的面積為S，共有n匝，線圈總電阻為r，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO¢轉動；線圈處于磁感應強度為B的勻強磁場中，線圈在轉動時可以通過滑環K和電刷L保持與外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω繞軸OO′勻速轉動。（不計轉動軸及滑環與電刷的摩擦）

（1）推導發電機線圈產生感應電動勢最大值的表達式Em=nBSω；

（2）求線圈勻速轉動過程中電流表的示數；

（3）求線圈速度轉動N周過程中發電機線圈電阻r產生的焦耳熱。

 

【答案】

（1）見解析 （2）   （3）

【解析】（1）設線圈ab邊的邊長，bc邊的邊長。當線圈平面與磁場方向平行時，線圈中的感應電動勢最大。          （1分）

設此時ab邊的線速度為v，則單匝線圈時ab邊產生的感應電動勢為

cd邊產生的感應電動勢為

n匝線圈產生的總感應電動勢為      （1分）

由于

有            （1分）

（2）線圈中的感應電動勢有效值為：            （1分）

電路中電流的有效值            （2分）

即電流表的示數為 

（3）線圈轉動的周期 T=，線圈轉動N周的時間    （1分）

依據焦耳定律，發電機線圈產生的焦耳熱              （1分）

解得           （1分）

考點：交流電發電機

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2006?連云港二模）如圖所示，小型交流發電機的電動勢為E=20V，內阻不計，它通過一個阻值R=6Ω的指示燈連接到一個理想降壓變壓器的輸入端．在變壓器的輸出端并聯著24盞規格都是“6V，0.25W”彩色小燈泡，每只燈泡都正常發光，導線電阻不計．求：
（1）原線圈中的電流．
（2）降壓變壓器的初級、次級線圈的匝數比．
（3）若只使用18盞彩色小燈泡，通過計算說明這時每盞小燈泡的工作狀態如何．（設小燈泡的電阻不隨溫度變化）

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科目：高中物理 來源：連云港模擬 題型：問答題

如圖所示，小型交流發電機的電動勢為E=20V，內阻不計，它通過一個阻值R=6Ω的指示燈連接到一個理想降壓變壓器的輸入端．在變壓器的輸出端并聯著24盞規格都是“6V，0.25W”彩色小燈泡，每只燈泡都正常發光，導線電阻不計．求：
（1）原線圈中的電流．
（2）降壓變壓器的初級、次級線圈的匝數比．
（3）若只使用18盞彩色小燈泡，通過計算說明這時每盞小燈泡的工作狀態如何．（設小燈泡的電阻不隨溫度變化）
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科目：高中物理 來源： 題型：

圖18為一個小型交流發電機的原理圖，其矩形線圈的面積為S，共有n匝，線圈總電阻為r，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO¢轉動；線圈處于磁感應強度為B的勻強磁場中，線圈在轉動時可以通過滑環K和電刷L保持與外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω繞軸OO′勻速轉動。（不計轉動軸及滑環與電刷的摩擦）

（1）推導發電機線圈產生感應電動勢最大值的表達式Em=nBSω；

（2）求線圈勻速轉動過程中電流表的示數；

（3）求線圈速度轉動N周過程中發電機線圈電阻r產生的焦耳熱。

 


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科目：高中物理 來源：2006年江蘇省連云港市高考物理二模試卷（解析版） 題型：解答題

如圖所示，小型交流發電機的電動勢為E=20V，內阻不計，它通過一個阻值R=6Ω的指示燈連接到一個理想降壓變壓器的輸入端．在變壓器的輸出端并聯著24盞規格都是“6V，0.25W”彩色小燈泡，每只燈泡都正常發光，導線電阻不計．求：
（1）原線圈中的電流．
（2）降壓變壓器的初級、次級線圈的匝數比．
（3）若只使用18盞彩色小燈泡，通過計算說明這時每盞小燈泡的工作狀態如何．（設小燈泡的電阻不隨溫度變化）

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