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如图所示,矩形线框匝数n=250匝,ab=12 cm,ad=10 cm,线框置于B= T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以转速120 r/min匀速转动,线框通过滑环与外电路相连,外电路接有R=12 Ω 的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V的氖泡L.求:

(1)当S接e时,电流表读数为多少?R的热功率为多大?10 min内外力对线框做功多少?

(2)当S接e时,在线圈从图示位置转过90°的过程中,流过电阻R的平均电流为多少?流过电阻R的电荷量为多少?(π2=10)

(3)当S接f时,氖泡闪光频率为多大?通电10 min,氖泡发光总时间为多少?(线框电阻不计)

(1)1.4 A  24 W  1.44×104 J

(2)1.27 A  0.16 C

(3)4 Hz  400 s


解析:

(1)S接e时,由题知:ω=2πn=4π rad/s

I==

= A

= A≈1.4 A

P=I2·R=()2×12 W=24 W

W=P·t=24×10×60 J=1.44×104 J.

(2)S接e时,=,===

而T==== s= s

所以=== A≈1.27 A

QR=Δt=·=·=(或).

代入数值得QR= C≈0.16 C.

(3)S接f时,根据正弦曲线变化规律,可知在交变电流的一个周期T内,氖泡闪光2次,每次闪光时间为.

因T= s,故氖泡闪光频率为4 Hz.

通电10 min氖泡发光的总时间为:

t=× s=400 s.

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