Question

30.图1是一台发电机定子中的磁场分布图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场，磁感应强度B=0.050 T。

图1

图2是该发电机转子的示意图（虚线表示定子的铁芯M）。矩形线框abcd可绕过ad、cb的中点并与图 1中的铁芯M共轴的固定转轴OO′旋转，在旋转过程中，线框的ab、cd边始终处在图1所示的缝隙内的磁场中。已知ab边长l₁=25.0 cm，ad边长l₂=10.0 cm，线框共有N=8匝导线，旋转的角速度ω=250 rad/s。将发电机的输出端接入图中的装置K后，装置K能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小。直流电的一个输出端与一可变电阻R相连，可变电阻的另一端P是直流电的正极，直流电的别一个输出端Q是它的负极。

                            

图2

图3是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO₄稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为x、y。

图3

Ⅰ.现把直流电的正、负极与两铜片的引线端相连，调节R，使CuSO₄溶液中产生I=0.21 A的电流。假设发电机的内阻可忽略不计，两铜片间的电阻r是恒定的。

（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小。

（2）求可变电阻R与 A、B间电阻r之和。

Ⅱ.（1）当以I=0.21 A的电流电解60 min后，测得铜片A的质量增加了0.25 g，则图3装置中的x端应与直流电的______极相连，它是电解池的______极。

（2）电解后铜片B的质量______。（答“增加”“减少”或“不变”）

（3）列式计算实验测得的阿伏加德罗常数N_A。

（已知电子电量e=1.60×10^－19C）

Answer 1

30.Ⅰ.（1）设线框ab边的速度为v，则

v=l₂ω

一匝线圈中的感应电动势为

E₁=2×Bl₁v

代入数据解得

E₁=0.31 V

（2）N匝线圈中的总感应电动势为

E=NE₁

由欧姆定律，得

E=I（R+r）

代入数字解得

R+r=12 Ω

Ⅱ.（1）负、阴　（2）减少

（3）N_A=＝6.0×10²³ mol^－1