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如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中,已知线圈面积为0.01m2,匝数n=100匝,线圈电阻r=2Ω,外电阻R=8Ω,电流表和电压表对电路的影响忽略不计.线圈在磁感强度B=
2π
T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动,角速度ω=10πrad/s.求
(1)交流电压表的读数为多少?
(2)发电机的输出功率和发电总功率为多少?
(3)从图示位置起(线圈平面平行于磁场方向),转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热.
分析:(1)交流电压表测量电阻R电压的有效值.先由公式Em=nBSω,求出感应电动势的最大值,由E=
2
2
Em和欧姆定律求解电压的有效值.
(2)发电机的输出功率,即为电阻R的功率,用有效值求解,根据公式P=
U2
R
求解.发电机总功率P=
E2
R+r

(3)根据焦耳定律Q=I2rt求解热量.
解答:解:(1)感应电动势的最大值Em=nBSω,有效值E=
2
2
Em,交流电压表的读数U=
R
R+r
E

代入解得  U=8
2
V
    (2)发电机的输出功率P=
U2
R
=16W,发电机总功率P=
E2
R+r
=20W

   (3)电路中电流有效值I=
E
R+r
=
2
A
从图示位置起转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热Q=I2rt,t=
π
2
ω
,代入解得Q=0.2J.
答:(1)交流电压表的读数为8
2
V;
   (2)发电机的输出功率是16W,发电机总功率是20W;
   (3)从图示位置起转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热0.2J.
点评:对于交变电流,求解热量、电功和电功率用有效值,对于正弦式电流最大值是有效值的
2
倍.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?东城区一模)如图所示,交流发电机线圈的面积为 0.05m2,共100匝.该线圈在磁感应强度为
1
π
T的匀强磁场中,以10πrad/s的角速度匀速转动,电阻R1和R2的阻值均为50Ω,线圈的内阻忽略不计,若从图示位置开始计时,则(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为 10cm和20cm,内阻为 5Ω,在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50
2
 rad/s的角速度匀速转动,线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接.求:
(1)电键S合上后,电压表和电流表示数;
(2)电阻R上所消耗的电功率是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,交流发电机线圈的面积为0.05m2,共200匝,在磁感应强度B为
1
π
T的匀强磁场中,以10πrad/s的角速度匀速转动,电阻R的阻值为25Ω,线圈的总电阻为25Ω,若从图示位置开始计时,则(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,交流发电机的矩形线圈边长为ab=cd=0.4m,ac=bd=0.2m,线圈匝数为50匝,线圈电阻r=1Ω,线圈在磁感应强度B=0.2T的均强磁场中绕垂直磁场的转轴以
100
π
转/秒的转速匀速转动,外接电阻R=9Ω,则(  )
A、垂直纸面向里看,图中时刻线圈中感应电流方向为逆时针
B、感应电流的周期为
π
100
s
C、图中电压表读数为144V
D、电阻R上消耗的电功率为2304W

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