解题思路:①先根据Em=NBωS求出最大值,再根据最大值与有效值的关系求出有效值;
②先写出电动势的瞬时表达式,再带入数据求得瞬时值;
③利用法拉第电磁感应定律,求出平均感应电动势;
④电压表测量的是电阻R的电压,根据闭合电路欧姆定律即可求解.
⑤通过最大值求出有效值,再由焦耳定律求出热量,从而可求出转动一周外力做的功;
(1)根据Em=NBωS,
可得感应电动势的最大值:
Em=100×0.5×0.1×0.1×2πv=3.14v
因此感应电动势的瞬时表达式为e=3.14cos2πt(V)
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动:e=3.14cos2πt(V)=1.57V;
(3)根据法拉第电磁感应定律可得:
转60°角的过程中产生的平均感应电动势大小
.
E=N
△∅
△t=100×[BSsin60°−0
2π/6ω]=300
3BS=2.6V
(4)转动过程中,交流电压表的示数为有效值,
电流的最大值:Im=
Em
R+r=[π/5]A
所以U=IR=
π
5
2×4V=1.78v
(5)一个周期内,通过R+r的热量Q热
由公式I=
π
5
2A
与Q=I2(R+r)t
得:Q=0.99J
答:①转动过程中感应电动势的最大值3.14V;
②由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势1.57V;
③由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势2.60V;
④交流电表的示数1.78V;
⑤转动一周外力做的功0.99J.
点评:
本题考点: 交流发电机及其产生正弦式电流的原理.
考点点评: 本题考查了有关交流电描述的基础知识,要能根据题意写出瞬时值的表达式,知道有效值跟峰值的关系,难度不大,属于基础题.线框在匀强磁场中匀速转动,产生正弦式交变电流.而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定,而涉及到耐压值时,则由最大值来确定.