题目内容

一个直流电动机的内电阻，与R=10的电阻串联接在线圈上，线圈从图示位置开始匀速转动，已知线圈面积S =m2，共10匝，线圈的电阻不计，匀强磁场T，转速n =60r/s，闭合开关S后电动机正常工作，电压表的示数为100V，

(1) 求线圈从图示位置转动的电动势的瞬时表达式

（2）电动机输出的机械功率

 

【答案】

（1）120sin120πt（2）192W

【解析】

试题分析：（1）由图示位置，e=NBSWsin（Wt）=120sin120πt  3分

(2)电源电压有效值E==120V                  2分

电路电流       I==2A                  2分

电动机热功率  P热==8W                     1分

电动机总功率  P=UVI=200W                     1分

电动机的机械功率 P机=P-P热=192W               1分

考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；电功、电功率．

点评：本题是简单的交流发电机的原理，考查综合应用法拉第定律、欧姆定律、楞次定律等电磁学规律分析实际问题的能力．

 

练习册系列答案
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（1）市场上有一种在蚊帐内使用的小型直流电动机电风扇．某物理研究性学习小组想测电风扇正常运行时的机械功率．于是找到了一台该种电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但是其他字迹不清楚．该研究性学习小组成员打开电风扇底座上的电源盖并取出了两节电池，并从电风扇装电池处的正、负两极各接出一条引线．提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器、备用电池若干节、电键、若干导线、固定电池的电池盒．
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①该小组进行了如下的部分实验步骤，请写出第三步实验过程：
A、按事先设计的电路连接各元件，并使滑片处于使电路电阻最大处；
B、合上开关，使滑片从最左端开始缓慢移动，使电压表和电流表都有明显读数，但电风扇并未转动，读出此时的电压表和电流表读数U0、I0；
C、
 
；
D、用测得的量表示出电动机正常运转时机械功率的表达式为
 
．
②按上述实验过程，本实验的电路图应选择
 
（填“甲”或“乙”）．
③如果你家买了台电风扇，接上电源后，启动风扇开关，风扇电动机不运转，你能分析一下原因吗？至少写出两种原因，并说明检测方法．
（2）质谱仪是利用电、磁分离并测定带电粒子质量的仪器．其原理是利用带电粒子在电、磁场中的运动规律，计算它的比荷．某实验探究小组设计了以下两种实验方案：
方案一：带电粒子先穿过一个电场强度为E、磁感应强度为B的正交匀强电、磁场，正好做匀速直线运动；若取消电场，粒子做半径为R的匀速圆周运动，则带电粒子的荷质比为
 
．
方案二：带电粒子先经过电压U的加速，然后垂直于磁感线射入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做半径为R的匀速圆周运动，则带电粒子的荷质比为
 
．
（1）市场上有一种在蚊帐内使用的小型直流电动机电风扇．某物理研究性学习小组想测电风扇正常运行时的机械功率．于是找到了一台该种电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但是其他字迹不清楚．该研究性学习小组成员打开电风扇底座上的电源盖并取出了两节电池，并从电风扇装电池处的正、负两极各接出一条引线．提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器、备用电池若干节、电键、若干导线、固定电池的电池盒．

①该小组进行了如下的部分实验步骤，请写出第三步实验过程：
A、按事先设计的电路连接各元件，并使滑片处于使电路电阻最大处；
B、合上开关，使滑片从最左端开始缓慢移动，使电压表和电流表都有明显读数，但电风扇并未转动，读出此时的电压表和电流表读数U、I；
C、______；
D、用测得的量表示出电动机正常运转时机械功率的表达式为______．
②按上述实验过程，本实验的电路图应选择______（填“甲”或“乙”）．
③如果你家买了台电风扇，接上电源后，启动风扇开关，风扇电动机不运转，你能分析一下原因吗？至少写出两种原因，并说明检测方法．
（2）质谱仪是利用电、磁分离并测定带电粒子质量的仪器．其原理是利用带电粒子在电、磁场中的运动规律，计算它的比荷．某实验探究小组设计了以下两种实验方案：
方案一：带电粒子先穿过一个电场强度为E、磁感应强度为B的正交匀强电、磁场，正好做匀速直线运动；若取消电场，粒子做半径为R的匀速圆周运动，则带电粒子的荷质比为______．
方案二：带电粒子先经过电压U的加速，然后垂直于磁感线射入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做半径为R的匀速圆周运动，则带电粒子的荷质比为______．

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