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一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈内便产生按正弦规律变化的电流,这就是交流发电机原理.如图3-2-20所示.请思考下列问题:

3-2-20

(1)实际的发电机,为了运转平稳,轴OO′通常位于ad、bc边的中点连线上.若将轴OO′向左或向右平移任意距离(小于或等于ad/2),线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?

(2)若将线圈abcd换成等面积的圆形线圈,使其绕位于直径的轴匀速转动,线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?

(3)线圈中感应电动势E与时间t的关系表达式的形式是正弦型还是余弦型和什么条件有关?

解析:(1)如下图设轴OO′向左平移,设离a端距离为x,逆时针转动,从中性面开始计时,经时间t,线圈中的电动势e=B(ab)xωsinωt+B(cd)(ad-x)ωsinωt=B(ab)(ad)ωsinωt=BSωsinωt.由此可见,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流,与轴的位置无关.

 (2)由(1)可知,线圈中的电动势E=BSωsinωt,与线圈的面积相关,与形状无关.因此,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流.

(3)由(1)的推导过程可知,若从中性面开始计时,表达式为正弦型即E=sinωt;若从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时,表达式为余弦型即?E=cosωt.

答案:(1)线圈中仍产生规律相同的正弦式电流 (2)线圈中仍产生规律相同的正弦式电流 (3)e=cosωt


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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

精英家教网(1)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e=311sin314t(V).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度B=
 
T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为
 
V.
(2)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.精英家教网
①实验中采用控制变量法,应保持
 
不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的
 
,用DIS测小车的加速度.
②改变所挂钩码的数量,多次重复测量.根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是
 
.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:
A.小车与轨道之间存在摩擦    B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大      D.所用小车的质量太大
(3)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成.为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有:量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0~10Ω),滑动变阻器R2(0~200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.精英家教网
①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是
 

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用
 
(填R1或R2).
③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:
A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0
B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E=
 
,内阻的表达式r=
 

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科目:高中物理 来源: 题型:

一个矩形线圈在匀强磁场中在匀强磁场中转动时产生的交流电动势e=220
2
sin100πt(V),则下列说法正确的是(  )
A、该电流的频率为100H
B、电动势的有效值为 220V
C、电动势的峰值为311V
D、t=0时,线圈平面与磁感线垂直

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科目:高中物理 来源:2010-2011学年天津市南开区高三一模考试理综物理部分 题型:实验题

(1)(4分)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e = 311sin314t(v).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度       B =        T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为    V.

(2)(6分)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.

①实验中采用控制变量法,应保持___不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的___,用DIS测小车的加速度.

②改变所挂钩码的数量,多次重复测量。根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:

A.小车与轨道之间存在摩擦       B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大         D.所用小车的质量太大

(3)(8分)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成。为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有: 量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0 ~ 10Ω),滑动变阻器R2(0 ~ 200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.

   

①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是___  .

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用        (填R1或R2).

③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:

A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0;

B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E =        ,内阻的表达式r =        .

 

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科目:高中物理 来源:2011年天津市南开区高考物理一模试卷(解析版) 题型:解答题

(1)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e=311sin314t(V).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度B=______T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为______V.
(2)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.
①实验中采用控制变量法,应保持______不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的______,用DIS测小车的加速度.
②改变所挂钩码的数量,多次重复测量.根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:
A.小车与轨道之间存在摩擦    B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大      D.所用小车的质量太大
(3)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成.为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有:量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0~10Ω),滑动变阻器R2(0~200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.
①乙电路中,加接电阻R有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是______.
②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用______(填R1或R2).
③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:
A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U,电流表的读数为I
B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E=______,内阻的表达式r=______.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)(4分)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e =311sin314t(v).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度      B =        T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为    V.

(2)(6分)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.

①实验中采用控制变量法,应保持___不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的___,用DIS测小车的加速度.

②改变所挂钩码的数量,多次重复测量。根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:

A.小车与轨道之间存在摩擦      B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大         D.所用小车的质量太大

(3)(8分)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成。为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有:量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0 ~ 10Ω),滑动变阻器R2(0 ~ 200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.

   

①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是___  .

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用        (填R1或R2).

③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:

A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0;

B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E =        ,内阻的表达式r =        .

 

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