题目内容
【题目】如图所示，矩形线框匝数N＝250匝，ab＝12 cm，ad＝10 cm，线框置于B＝
T的匀强磁场中并绕垂直于磁场的轴以4π r/s的转速匀速转动，线框通过滑环与外电路相连，外电路接有R＝12 Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V的氖泡L.
(1)当S接e时，电流表读数为多少？R的热功率为多大？10 min内外力对线框做多少功？
(2)当S接f时，氖泡闪光频率为多大？通电10 min，氖泡发光总时间为多少？(线框电阻不计，从中性面开始计时)
【答案】(1)1.4 A 24 W 1.44×104J (2)4 Hz 400 s
【解析】
根据感应电动势的最大值，从而求出感应电动势的有效值，进而求出感应电流的有效值，通过热功率公式，最后求出10min内产生热量，即为外力对线框做功；开关接氖泡时，电压的瞬时值大于等于12V时就发光，小于12V就不发光．根据瞬时表达式，从而求出时间，最后算出总时间；
解：(1)根据
可知
此交变电流的有效电动势
当S接e时，电流表的读数
R的功率
根据能量守恒定律可知外力做功转化为R的焦耳热，即
(2)当S接f时，从中性面开始计时，则此交变电流的电动势的瞬时值表达式为
已知氖泡的发光电压为12 V，
设t1时刻时电动势的瞬时值为12 V，
即
，解得
此交变电流的图象如图所示
由于
，所以每次发光的时间
，一个周期内，氖泡发光两次，故氖泡发光频率为交变电流频率的2倍，即f＝4 Hz，通电10 min，氖泡发光总时间
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