Question

如圖所示，矩形線框匝數(shù)n=250，ab=12cm，ad=10cm，線框置于B= T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以120 r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框通過(guò)滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R=12Ω 的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12 V的氖泡L。求：

（1）當(dāng)S接e時(shí)，電流表讀數(shù)為多少？R的熱功率為多大？10 min內(nèi)外力對(duì)線框做功多少？

（2）當(dāng)S接f時(shí)，氖泡閃光頻率為多大？通電10 min，氖泡發(fā)光總時(shí)間為多少？（線框電阻不計(jì)）

 

Answer 1

【答案】

(1)1.41 A，24 W，1.44×10⁴ J   (2)4 Hz；400 s

【解析】

試題分析：對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，電動(dòng)勢(shì)的最大值為E_m=nBSω=250××0.12×0.10×4πV=   24 V，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e=24sin4πt V。

（1）當(dāng)S接e時(shí)，電路中的電流為I== A=A=1.41 A

R上的熱功率為P_R=I²R=24 W

在10 min內(nèi)外力做功等于電路中的電熱W=Q=I²Rt=24×600 J=1.44×10⁴ J.

（2）當(dāng)S接f時(shí)，根據(jù)正弦曲線知，在交變電流的每一個(gè)周期，氖管閃光兩次，每次閃光的時(shí)間為，因T= s，所以閃光頻率f=4 Hz，閃光的總時(shí)間t_總=×=400 s

考點(diǎn)：考查求解交流電的相關(guān)物理量和交流電有效值的應(yīng)用以及能量守恒

點(diǎn)評(píng)：電流表的讀數(shù)是指有效值，熱功率也是用有效值求解，燈泡的發(fā)光時(shí)間根據(jù)交流電的周期性進(jìn)行計(jì)算。