如图1所示为手摇发电机的实物结构,其工作原理可简化为如图2所示:匀强磁场的磁感应强度,矩形线圈的总电阻,匝数匝,每匝面积,它可绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动.将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈,如图3所示,接在副线圈电路中的灯泡和的标称均为“,”,定值电阻.现在匀速摇动发电机,使两灯泡均正常发光.已知理想变压器的原副线圈匝数之比为,电压表为理想交流电表,其他电阻均不计.
(1)求定值电阻消耗的电功率;
(2)求理想交流电压表的读数;
(3)求手摇发电机匀速转动的角速度.
(1)求定值电阻消耗的电功率;
(2)求理想交流电压表的读数;
(3)求手摇发电机匀速转动的角速度.
18-19高三·浙江·阶段练习 查看更多[1]
(已下线)【新东方】【高物125】
更新时间:2019-11-11 15:39:23
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【推荐1】如图是交流发电机的发电供电原理图。一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动,线圈共220匝,线圈面积为0.051m2,转动频率为50Hz,磁场的磁感应强度为T。发电机的输出端a、b与理想变压器的原线圈相连,变压器副线圈接有两个标有“220V,11kW”的电动机。已知变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,电动机正常工作。求:
(1)电流表的示数;
(2)线圈的内阻。
(1)电流表的示数;
(2)线圈的内阻。
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【推荐2】如图所示,由N匝导线绕成的矩形框,从图示位置开始以角速度ω在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,绕对称轴匀速转动。已知线框面积为S、总电阻为r,外电路接有阻值为R的电阻和理想二极管D。求:
(1)线框从图示位置转过时的感应电动势大小e;
(2)转动过程中电阻R的热功率P。
(1)线框从图示位置转过时的感应电动势大小e;
(2)转动过程中电阻R的热功率P。
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】矩形线圈abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,轴OO′与线圈平面共面且与磁场方向垂直,线圈两端分别通过电刷与外电阻相连,电阻两端并联一理想电压表。矩形线圈匝数为N=100匝,面积为,其中ab边长为L=0.1m,线圈总电阻为r=2Ω,外电路电阻为R=6Ω,线圈的转速为n=4r/s。如图所示,某时刻线圈平面刚好转到与磁场方向垂直的位置。
(1)求外电路中电压表的示数;
(2)从此时刻开始计时,写出线圈中感应电流瞬时值的表达式;
(3)从此时刻开始计时,经时,线圈ab边所受安培力大小?此过程中通过电阻R的电荷量是多少?(计算结果可以保留π和根号)
(1)求外电路中电压表的示数;
(2)从此时刻开始计时,写出线圈中感应电流瞬时值的表达式;
(3)从此时刻开始计时,经时,线圈ab边所受安培力大小?此过程中通过电阻R的电荷量是多少?(计算结果可以保留π和根号)
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(0.4)
【推荐2】如图所示,在xOy坐标系内,有一光滑平行导轨,导轨方程为y=±2 m,导轨左端接有阻值R=0.2 Ω的电阻,在一个被x轴与曲线方程y=2sinxm(0<x<6)所围的空间中存在着匀强磁场、磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度B=0.6 T,垂直于两导轨放置的导体棒ab在两导轨间的电阻r=0.1 Ω,在拉力F的作用下,导体棒ab以v=1 m/s的速度水平向右匀速运动(导体棒ab与两导轨始终接触良好).
(1)写出电阻R两端的电压的瞬时值表达式.(从导体棒ab经过坐标原点开始计时);
(2)求在导体棒ab拉过磁场区域的过程中拉力F所做的功W.
(1)写出电阻R两端的电压的瞬时值表达式.(从导体棒ab经过坐标原点开始计时);
(2)求在导体棒ab拉过磁场区域的过程中拉力F所做的功W.
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(0.4)
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【推荐1】南海上某哨塔想采用浮桶式波浪发电补充生活用电,其原理简化如图甲。能产生如图乙辐向磁场的磁体通过支柱固定在暗礁上,线圈内置于浮桶中。浮桶随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中。该线圈与阻值R=16Ω的指示灯相连。如图乙所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成,图乙中斜线阴影部分为产生磁场的磁体;匝数N=100匝的线圈所在处辐向磁场的磁感应强度B=0.4T,线圈直径D=0.4m,内阻不计。假设浮桶振动的速度可表示为,取π2≈10,求:
(1)图甲中,当t=0.25s时,流过指示灯泡的电流大小;
(2)灯丝在1小时内产生的焦耳热;
(3)若ab输出端通过理想变压器给哨塔供电,如图丙所示,若S1、S2闭合,S3断开时,原线圈中电流表示数为8.25A,已知图中灯泡标称为“220V,88W” 恰能正常发光,电动机线圈电阻50Ω,则此时图中电动机的机械功率为多少。
(1)图甲中,当t=0.25s时,流过指示灯泡的电流大小;
(2)灯丝在1小时内产生的焦耳热;
(3)若ab输出端通过理想变压器给哨塔供电,如图丙所示,若S1、S2闭合,S3断开时,原线圈中电流表示数为8.25A,已知图中灯泡标称为“220V,88W” 恰能正常发光,电动机线圈电阻50Ω,则此时图中电动机的机械功率为多少。
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【推荐2】如图所示为一个小型交流发电机的示意图,其线框ABCD匝数n=100匝,面积为,总电阻r=10Ω,绕垂直于磁场的轴匀速转动,角速度。已知匀强磁场磁感应强度,矩形线框通过滑环与理想变压器相连,副线圈与电阻相接,电表均为理想电表,电压表示数为U=180V。从线框转至中性面位置开始计时,求:
(1)线框中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)电流表的示数;
(3)当原、副线圈匝数比为3:1时,电阻R的阻值。
(1)线框中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)电流表的示数;
(3)当原、副线圈匝数比为3:1时,电阻R的阻值。
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解题方法
【推荐3】矩形线圈abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,轴OO′与线圈平面共面且与磁场方向垂直,线圈两端分别通过电刷与外电阻相连,电阻两端并联一理想电压表。矩形线圈匝数为N=100匝,面积为,其中ab边长为L=0.1m,线圈总电阻为r=2Ω,外电路电阻为R=6Ω,线圈的转速为n=4r/s。如图所示,某时刻线圈平面刚好转到与磁场方向垂直的位置。
(1)求外电路中电压表的示数;
(2)从此时刻开始计时,写出线圈中感应电流瞬时值的表达式;
(3)从此时刻开始计时,经时,线圈ab边所受安培力大小?此过程中通过电阻R的电荷量是多少?(计算结果可以保留π和根号)
(1)求外电路中电压表的示数;
(2)从此时刻开始计时,写出线圈中感应电流瞬时值的表达式;
(3)从此时刻开始计时,经时,线圈ab边所受安培力大小?此过程中通过电阻R的电荷量是多少?(计算结果可以保留π和根号)
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【推荐1】如图甲所示,倾角为的光滑斜面固定在粗糙程度较大的水平地面上,斜面底部区域内及右侧区域分布着竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B,边界、间的距离为L,为斜面最低处。将质量为m、电阻为R、边长为L的正方形匀质金属框(表面涂有绝缘漆)从边距边界的距离为L处静止释放,当边到达处时刚好速度为零,接着用外力使框做“翻跟头”运动,即框以边为轴顺时针翻转,然后以边为轴顺时针翻转,再以边为轴顺时针翻转,…,如此不断重复,每转到竖直和水平时位置记为I、II、III、IV、V、VI、…。翻转过程中,金属框不打滑,并保持角速度大小恒为,空气阻力不计,重力加速度为g,以位置I作为计时起点即。
(1)求金属框进入区域的过程中,流过边的电量;
(2)写出金属框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,a、b两点的电势差随时间变化的函数式;
(3)求金属框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,外力对框做的功;
(4)在图示坐标系内画出金属框从位置Ⅰ到位置V的过程中,电势差随时间变化的函数图像(标出相应的纵横坐标)。
(1)求金属框进入区域的过程中,流过边的电量;
(2)写出金属框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,a、b两点的电势差随时间变化的函数式;
(3)求金属框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中,外力对框做的功;
(4)在图示坐标系内画出金属框从位置Ⅰ到位置V的过程中,电势差随时间变化的函数图像(标出相应的纵横坐标)。
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【推荐2】如图所示,半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO′以角速度做匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B,从金属环面不磁场方向重合时开始计时,如果组成金属环材料单位长度的电阻值为R,
(1)在转过30°角的过程中,感应电动势的平均值是多大?流过金属环的电量是多少?
(2)在转过180°角的过程中,环产生的热量是多少?
(1)在转过30°角的过程中,感应电动势的平均值是多大?流过金属环的电量是多少?
(2)在转过180°角的过程中,环产生的热量是多少?
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(0.4)
【推荐3】南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意如图甲.浮桶*(轻密度绝缘材料制成)内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随周期T=3s的波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连.如图乙所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成,其截面积S=0.2m2(图乙中斜线阴影部分),其内为产生磁场的磁体,与浮桶内侧面的缝隙忽略不计;匝数N=200的线圈所在处辐向磁场的磁感应强度B=0.2T,线圈直径D=0.4m,电阻r=1Ω.假设浮桶随波浪上下运动可视为受迫振动,浮桶振动的速度可表示为 ,取重力加速度g=10m/s2,π2≈10.
(1)图甲中,当浮桶上下运动通过平衡位置时,判断流过灯泡的电流 方向 (向左或向右),并计算此时的电流大小;
(2)画出电流i随时间t的变化图像,并求线圈在1小时内产生的焦耳热;
(3)已知浮桶与线圈总质量为450kg,它们在运动过程中受到安培力与其他力的共同作用,试求0到0.75s时间内,其他力的冲量.(本题线圈中产生的交变电流与同匝数线圈在匀强磁场中以周期T=3s匀速转的产生的交变电流等效,如图丙所示).
(1)图甲中,当浮桶上下运动通过平衡位置时,判断流过灯泡的电流 方向 (向左或向右),并计算此时的电流大小;
(2)画出电流i随时间t的变化图像,并求线圈在1小时内产生的焦耳热;
(3)已知浮桶与线圈总质量为450kg,它们在运动过程中受到安培力与其他力的共同作用,试求0到0.75s时间内,其他力的冲量.(本题线圈中产生的交变电流与同匝数线圈在匀强磁场中以周期T=3s匀速转的产生的交变电流等效,如图丙所示).
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