[题目]图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图.其矩形线圈的长度.宽度.共有匝.总电阻.可绕与磁场方向垂直的对称轴转动．线圈处于磁感应强度的匀强磁场中.与线圈两端相连的金属滑环上接一个“. 的灯泡.当线圈以角速度匀速转动时.小灯泡消耗的功率恰好为．(不计转动轴与电刷的摩擦)()推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度，宽度，共有匝，总电阻，可绕与磁场方向垂直的对称轴转动．线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“， ”的灯泡，当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为．（不计转动轴与电刷的摩擦）

（）推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式（其中表示线圈的面积）．

（）求线圈转动的角速度．

（）线圈以上述角速度转动周过程中发电机产生的电能．

【答案】（）（）（）

【解析】（）线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设边的线速度为，该边产生的感应电动势为．

与此同时，线圈的边也在切割磁感线，产生的感应电动势为．

线圈产生的总感应电动势为：因为，

所以，．

线速度，所以，而（表示线圈的面积）．

．

（）设小灯泡正常发光时的电流为，则．

，设灯泡正常发光时的电阻为，

．

根据闭合电路欧姆定律得：．

发电机感应电动势最大值为，．

解得．

（）发电机产生的电能为，．

解得．

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（1）求该磁流体发电机的电动势大小E；

（2）当开关闭合后，整个闭合电路中就会产生恒定的电流。

a．要使等离子体以不变的速率v通过发电通道，必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗，这个推力的功率PT就应该等于该发电机的总功率PD，请你证明这个结论；

b．若以该金属直导体MN为研究对象，由于电场的作用，金属导体中自由电子定向运动的速率增加，但运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速，因此自由电子定向运动的平均速率不随时间变化。设该金属导体的横截面积为s，电阻率为，电子在金属导体中可认为均匀分布，每个电子的电荷量为e。求金属导体中每个电子所受平均阻力的大小f。

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①电火花计时器　②天平　③低压交流电源　④细绳和纸带　⑤砝码、托盘和小车　⑥刻度尺　⑦秒表　⑧一端带有滑轮的长木板

(2)安装好实验装置后，先________，再________。纸带被打出一系列点，其中一段如图所示，可知纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连。

(3)如图所示的纸带上，A、B、C、D、E、F为纸带上所选的计数点(相邻计数点间有一点未画出来)，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm.则vB＝________m/s，a＝________m/s2。（结果保留三位有效数字）