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    9．图甲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、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．求：

    （1）交流发电机产生的电动势最大值；
    （2）电路中交流电压表的示数；
    （3）一个周期内电阻R上的发热．

    分析 （1）由图乙所示图象求出磁通量变化的周期，然后求出发电机的角速度．
    （2）由E=nBSω求出发电机电动势的最大值．
    （3）根据焦耳定律可求得一个周期内电阻R上的发热．

    解答 解：（1）交流发电机产生的电动势的最大值为：Em=nBSω     
    而Φm=BS，
    ω=$\frac{2π}{T}$，
    所以Em=$\frac{2nπΦm}{T}$
    由Φ-t图线可知：Φm=2.0×10-2 Wb，T=6.28×10-2 s 
    所以Em=200 V 
    （2）电动势的有效值：E=$\frac{\sqrt{2}}{2}$Em=100$\sqrt{2}$ V   
    由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为：I=$\frac{E}{R+r}$=$\sqrt{2}$ A
    交流电压表的示数为：U=IR=$\sqrt{2}$×90=90$\sqrt{2}$ V≈127 V    
    （3）Q=I2RT=（$\sqrt{2}$）2×90×6.28×10-2=11.3J
    答：（1）交流发电机产生的电动势最大值为200V；
    （2）电路中交流电压表的示数127V
    （3）一个周期内电阻R上的发热为11.3J．

    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．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    19．如图所示的磁场中，有P、Q两点．下列说法正确的是（　　）
    A．P点的磁感应强度小于Q点的磁感应强度
    B．P点的磁感应强度等于Q点的磁感应强度
    C．P、Q两点磁感应强度方向相同
    D．P、Q两点磁感应强度方向相反

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    20．老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1（阻值未知），电压表V（量程为3.0V，内阻很大），电阻箱R（0～99.99Ω），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．
    某同学连接了一个如图1所示的电路，他接下来的操作是：
    a．拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图2所示的位置后，将S2接到A，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；
    b．保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，闭合S1，记录此时电压表的读数（电压表的示数如图3所示），然后断开S1．

    （1）请你解答下列问题：图2所示电阻箱的读数为20.00Ω，图3所示的电压表读数为2.80 V．由此可算出定值电阻R1的阻值为5.45Ω．（计算结果取3位有效数字）
    （2）在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：
    将S2切换到A，多次调节电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图4所示的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$图象．由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E=0.35 V，电源内阻r=0.26Ω．（计算结果保留3位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    17．在上海世博会上，拉脱维亚馆的风洞飞行表演令参观者大开眼界．若风洞内总的向上的风速风量保持不变，让质量为m的表演者通过调整身姿，可改变所受的向上的风力大小，以获得不同的运动效果．假设人体受风力大小与正对面积成正比，已知水平横躺时受风力面积最大，人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的$\frac{1}{8}$，在风洞内人体可上下移动的空间总高度为H．开始时，若人体与竖直方向成一定角度倾斜时，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移；后来，人从最高点A由静止开始，先以向下的最大加速度匀加速下落，经过某处B后，再以向上的最大加速度匀减速下落，刚好能在最低点C处减速为零，则有（　　）
    A．表演者向上的最大加速度是g
    B．表演者向下的最大加速度是$\frac{g}{4}$
    C．B、C间的高度是$\frac{3}{7}H$
    D．由A至C全过程表演者一直处于失重状态

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    C．在液体的表面层里，由于分子间距离比液体内部大，分子引力大于分子斥力
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