如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,100匝线圈的总电阻r=1Ω

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  • 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

    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.