• 如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示,其中B、B1和t1均为已知.在0~t1的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动.求:(1)0~t1时间内通过电阻R的电流大小;(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量.试题及答案-解答题-云返教育

    • 试题详情

      如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示,其中B、B1和t1均为已知.在0~t1的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动.求:
      (1)0~t
      1时间内通过电阻R的电流大小;
      (2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;
      (3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量.

      试题解答


      见解析
      (1)0~t1时间内,线框中的感应电动势 E=n
      根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流
      I=

      (2)线框产生感应电动势的最大值 E
      m=nB1L1L2ω
      感应电动势的有效值E=nB
      1L1L2ω
      通过电阻R的电流 的有效值I=

      线框转动一周所需的时间t=

      此过程中,电阻R产生的热量 Q=I
      2Rt=πRω
      (3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中,
      平均感应电动势

      平均感应电流

      通过电阻R的电荷量 q=

      答:(1)0~t
      1时间内通过电阻R的电流大小为
      (2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量为πRω;
      (3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量为

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