Question

【题目】如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.10m、匝数n＝20的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为，线圈的电阻为R1＝0.50Ω，它的引出线接有R2＝9.5Ω的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计）。求：

(1)电压表中的示数；

(2)t＝0.1s时外力F的大小；

(3)通电40s小电珠L消耗的电能。

Answer 1

【答案】(1)1.07V；(2)0.128N；(3)4.864J

【解析】

(1)线圈中产生的感应电动势最大值

小电珠中电流的最大值

小电珠中电压的最大值

Um=ImR2=0.16×9.5V=1.52V

由于线圈中产生的是正弦式电流，则小电珠中电压的有效值为

(2)t=0.1s时外力F的大小等于安培力大小

F=BImn2πr=0.128N

(3)通电40s小电珠L消耗的电能