题目内容

19.为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100、总电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化.(π取3.14)求:

(1)交流发电机产生的电动势的最大值;
(2)电路中交流电压表的示数.

分析 (1)交流发电机产生电动势的最大值Em=nBSω,根据Φ-t图线得出周期T以及磁通量的最大值Φ=BS.从而求出感应电动势的最大值.
(2)交流电压表的示数为有效值,求出电动势的有效值,根据闭合电路欧姆定律求出电压表的示数.

解答 解:(1)由图乙可得 Φm=BS=2×10-2Wb 
ω=$\frac{2π}{T}=\frac{2π}{6.28×1{0}^{-2}}$=100rad/s
故交流发电机产生的电动势的最大值为Em=nBSω=100×2×10-2×100=200V
(2)交流发电机产生的电动势有效值为E=$\frac{{E}_{m}}{\sqrt{2}}$=100$\sqrt{2}$V           
由串联电路特点得电路中交流电压表的示数为U=$\frac{ER}{R+r}$=90$\sqrt{2}$V     
答:(1)交流发电机产生的电动势的最大值为200V;
(2)电路中交流电压表的示数为90$\sqrt{2}$V.

点评 解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式Em=nBSω,以及知道峰值与有效值的关系,难度不大,属于基础题.

练习册系列答案
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8.在“测定金属的电阻率”的实验中:

①用螺旋测微器测量金属丝的直径,其示数如图1所示,则该金属丝直径的测量值d=0.384mm;
②按图2所示的电路图测量金属丝的电阻Rx(阻值约为15Ω).实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电压表V(量程0~3V,内阻约3kΩ);
电流表A1(量程0~200mA,内阻约3Ω);
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
滑动变阻器R1(0~50Ω);
滑动变阻器R2(0~200Ω);
电源E(电动势为3.0V,内阻不计).
为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选${A}_{1}^{\;}$,滑动变阻器应选${R}_{1}^{\;}$.(选填器材的名称符号)
③请根据图2所示电路图,用连线代替导线将图3中的实验器材连接起来,并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小.
④若通过测量可知,金属丝的长度为l,直径为d,通过金属丝的电流为I,金属丝两端的电压为U,由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=$\frac{π{Ud}_{\;}^{2}}{4l}$.(用题目所给字母和通用数学符号表示)
⑤在按图2电路测量金属丝电阻的实验中,将滑动变阻器R1、R2分别接入实验电路,调节滑动变阻器的滑片P的位置,以R表示滑动变阻器可接入电路的最大阻值,以RP表示滑动变阻器接入电路的电阻值,以U表示Rx两端的电压值.在图4中U随$\frac{{R}_{P}}{R}$变化的图象可能正确的是A.(图线中实线表示接入R1时的情况,虚线表示接入R2时的情况)

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