题目内容
20.(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)在线圈由图示位置转过90°的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q.
(3)线圈从图示位置转过$\frac{π}{2}$的过程中,感应电动势的平均值是多大?
分析 (1)若从线圈处于中性面开始计时,电压为正弦函数,依据e=Emsinωt可得线圈中感应电动势的瞬时值表达式.
(2)电阻R上产生的焦耳热Q应用电流的有效值来表示,最大值Em=nBSω,结合最大值和有效值的关系可得有效值,进而求解电热.
(3)交变电动势的平均值公式为E=n$\frac{△Φ}{△t}$,由此可得线圈从图示位置转过$\frac{π}{2}$的过程中,感应电动势的平均值.
解答 解:(1)从中性面开始,电压为正弦函数:e=Emsinωt=nBS•ωsin (ωt)
(2)产生的感应电动势的最大值为:Em=nBSω
电动势的有效值为:
E=$\frac{Em}{\sqrt{2}}$=$\frac{nBSω}{\sqrt{2}}$
由闭合电路欧姆定律得,回路中电流的有效值为:
$I=\frac{E}{R+r}=\frac{nBSω}{\sqrt{2}(R+r)}$
线圈转过$\frac{π}{2}$所用的时间:
△t=$\frac{π}{2ω}$
该过程中电阻R上产生的热量为:
Q=I2R△t=$(\frac{nBSω}{\sqrt{2}(R+r)})^{2}$×R×$\frac{π}{2ω}$=${\frac{π{n}^{2}R{B}^{2}{S}^{2}ω}{4(R+r)^{2}}}^{\;}$.
(3)线圈从图示位置转过$\frac{π}{2}$的过程中,磁通量的变化为:
△Φ=BS
线圈转过$\frac{π}{2}$所用的时间△t=$\frac{π}{2ω}$
此过程中交变电动势的平均值:
E=n$\frac{△Φ}{△t}$=$\frac{nBS}{\frac{π}{2ω}}$=$\frac{2ωBSn}{π}$.
答:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=nBS•ωsin (ωt);
(2)在线圈由图示位置转过90°的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q=${\frac{π{n}^{2}R{B}^{2}{S}^{2}ω}{4{(R+r)}^{2}}}^{\;}$.
(3)线圈从图示位置转过$\frac{π}{2}$的过程中,感应电动势的平均值为$\frac{2ωBSn}{π}$.
点评 该题的关键是区分交流电的最大值,有效值,平均值,要特别明确在什么情况下应该用什么值来计算,如电热要用有效值,而求通过的电荷量要用平均值.
| A. | 气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 | |
| B. | 一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加 | |
| C. | 一定质量的理想气体,当压强不变而温度由100℃上升200℃时,其体积增大为原来的2倍 | |
| D. | 如果气体分子总数不变.而气体温度升高,气体分子的平均动能增大因此压强必然增大 |
| A. | 记录小球位置用的横梁每次必须严格地等距离下降 | |
| B. | 小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 | |
| C. | 将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线 | |
| D. | 实验中,记录小球位置的白纸不能移动 |
| A. | 整个过程中,CD段和DE段的加速度数值最大 | |
| B. | 整个过程中,BC段的加速度为2m/s2 | |
| C. | 整个过程中,D点所表示的状态离出发点最远 | |
| D. | BC段所表示的运动通过的路程是34m |