题目内容
（2003?北京）图1是一台发电机定子中的磁场分布图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与堵塞的柱面共轴．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场，磁感强度B=0.050T．
图2 是该发电机转子的示意图（虚线表示定子的铁芯M）．矩形线圈abcd可绕过ab、cd边的中点并与图1中的铁芯M共轴的固定转轴OO’旋转，在旋转过程中，线框的ab、cd边始终处在图1所示的缝隙内的磁场中．已知ab边长l1=25.0cm，ad边长l2=10.0cm，线框共有N=8匝导线，旋转的角速度ω=250/s．将发电机的输出端接入图中的装置K后，装置K能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小．直流电的一个输出端与一可变电阻R相连，可变电阻的另一端P是直流电的正极，直流电的另一输出端Q是它的负极．
图3是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为x、y．
Ⅰ、现把直流电的正负极与两铜片的引端相连，调节R，使CuSO4溶液中产生I=0.21A的电流．假设发电机的内阻可忽略不计，两铜片间的电阻r是恒定的．
（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小．
（2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和．
Ⅱ、（1）当以I=0.21A的电流电解60分钟后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则图3装置中的x端应与直流电的
（2）电解后铜片B的质量
（3）列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA．（已知电子电量e=1.60×10-19C）
图2 是该发电机转子的示意图（虚线表示定子的铁芯M）．矩形线圈abcd可绕过ab、cd边的中点并与图1中的铁芯M共轴的固定转轴OO’旋转，在旋转过程中，线框的ab、cd边始终处在图1所示的缝隙内的磁场中．已知ab边长l1=25.0cm，ad边长l2=10.0cm，线框共有N=8匝导线，旋转的角速度ω=250/s．将发电机的输出端接入图中的装置K后，装置K能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小．直流电的一个输出端与一可变电阻R相连，可变电阻的另一端P是直流电的正极，直流电的另一输出端Q是它的负极．
图3是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为x、y．Ⅰ、现把直流电的正负极与两铜片的引端相连，调节R，使CuSO4溶液中产生I=0.21A的电流．假设发电机的内阻可忽略不计，两铜片间的电阻r是恒定的．
（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小．
（2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和．
Ⅱ、（1）当以I=0.21A的电流电解60分钟后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则图3装置中的x端应与直流电的
负
负
极相连，它是电解池的阴
阴
极．（2）电解后铜片B的质量
减小
减小
．（答增加、减少或不变）（3）列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA．（已知电子电量e=1.60×10-19C）
分析：根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，即可求解；
析出金属是负极（电子流出的地方）；根据电量计算公式求出电量，然后求出铜原子的个数．
析出金属是负极（电子流出的地方）；根据电量计算公式求出电量，然后求出铜原子的个数．
解答：解：I、（1）设线框边的速度为，则 v=
一匝线圈中的感应电动势为E1=2Bl1v
代入数据解得 E1=0.31V
（2）N匝线圈中的总感应电动势为E=NE1
由欧姆定律，得E=I（r+R）
代入数字解得 r+R=12Ω
II、（1）正极与阳极相连，负极与阴极相连，阳极和负极发生氧化反应，金属溶解质量减少，负极和阴极发生还原，金属离子附在其上放电，形成金属极质量增加；
（2）负极增重，因为铜离子在负极得到电子变成铜，沉积在电极上了
（3）1小时内，电路中流过的电量Q=It=0.21A×3600s=756C．一个铜离子带两个单位正电荷，也就是说它在负极沉积的时候会得到2个电子，
所以，一共将有铜离子N=
=
=2.3625×1021．
铜原子质量M=0.25g/N，所以，64g铜里含有铜原子的数目n=
×2.3625×1021=6.05×1023个．
答：（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小0.31V．
（2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和12Ω．
故答案为：（1）负；阴；（2）减小；（3）6.05×1023
| l2ω |
| 2 |
一匝线圈中的感应电动势为E1=2Bl1v
代入数据解得 E1=0.31V
（2）N匝线圈中的总感应电动势为E=NE1
由欧姆定律，得E=I（r+R）
代入数字解得 r+R=12Ω
II、（1）正极与阳极相连，负极与阴极相连，阳极和负极发生氧化反应，金属溶解质量减少，负极和阴极发生还原，金属离子附在其上放电，形成金属极质量增加；
（2）负极增重，因为铜离子在负极得到电子变成铜，沉积在电极上了
（3）1小时内，电路中流过的电量Q=It=0.21A×3600s=756C．一个铜离子带两个单位正电荷，也就是说它在负极沉积的时候会得到2个电子，
所以，一共将有铜离子N=
| Q |
| 2e |
| 756 |
| 2×1.6×10-19 |
铜原子质量M=0.25g/N，所以，64g铜里含有铜原子的数目n=
| 64 |
| 0.25 |
答：（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小0.31V．
（2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和12Ω．
故答案为：（1）负；阴；（2）减小；（3）6.05×1023
点评：考查法拉第电磁感应定律，与闭合电路欧姆定律的应用，同时本题是一理化结合题，灵活运用理化知识解决实际问题是解答本题关健．
练习册系列答案
阅读快车系列答案
相关题目
（2003?北京）如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc，其中ac面是镀银的．现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出．则 （ ）
（2003?北京）如图表示一简谐横波波源的振动图象．根据图象可以确定该波的 （ ）
（2003?北京）如图所示，在Oxyz坐标系所在的空间中，可能存在匀强电场或磁场，也可能两者都存在或都不存在．但如果两者都存在，已知磁场平行于xy平面．现有一质量为m、带正电q的点电荷沿z轴正方向射入此空间中．发现它做速度为v0的匀速直线运动．若不计重力，试写出电场和磁场的分布有哪几种可能性．要求对每一种可能性，都要说出其中能存在的关系．不要求推导或说明理由．