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15.如圖C213所示,矩形線圈在勻強磁場中繞OO′軸勻速轉動,磁場方向與轉軸垂直,線圈匝數(shù)n=40匝,內(nèi)阻r=0.1Ω,長l1=0.05m,寬l2=0.04m,轉速為3000r/min,磁場的磁感應強度B=\frac{1}{π} T,線圈兩端接有阻值為R=9.9Ω的用電器和一個交流電流表.求:
(1)線圈中磁通量最大變化率
(2)從圖示位置開始,線圈轉過60°和120°,通過用電器的電荷量之比;
(3)1min內(nèi)外力需要提供的能量.

分析 (1)線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值表達式為Em=NBSω.
(2)\overline{E}=n\frac{△∅}{△t}計算平均感應電動勢,由q=It可求得電量,即可判斷.
(3)用電器消耗的電功率P=I2R,I是電流的有效值.

解答 解:(1)產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為)Em=nBSω=5.0 V
根據(jù){E}_{m}=n\frac{△∅}{△t}可知,\frac{△∅}{△t}=\frac{{E}_{m}}{n}=0.125V
(2)由 q=\overline{I}t=\frac{\overline{E}}{R+r}t=\frac{n△∅}{R+r}可得.\frac{{q}_{1}}{{q}_{2}}=\frac{1-cos60°}{1+cos60°}=\frac{1}{3}
(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知回路中的電流為I=\frac{E}{R+r}=\frac{{E}_{m}}{\sqrt{2}(R+r)}=0.35 A
由能量守恒定律得E′=Q=I2(R+r)t=74 J.
答:(1)線圈中磁通量最大變化率我0.125V
(2)從圖示位置開始,線圈轉過60°和120°,通過用電器的電荷量之比為1:3;
(3)1min內(nèi)外力需要提供的能量為74J.

點評 本題考查交變電流最大值、有效值的理解和應用的能力,對于交流電表的測量值、計算交流電功率、電功等都用到有效值.

練習冊系列答案
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A.彈簧的伸長量為\frac{mg}{k}
B.彈簧的伸長量為\frac{μmg}{k}
C.物體受到的支持力與它對地面的壓力是一對作用力與反作用力
D.彈簧對物體的彈力與物體受到的摩擦力是一對平衡力

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A.車一定做加速運動B.木箱受到的摩擦力為mgtanθ
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A.B.C.D.

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A.B.C.D.

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20.2016年10月19日“神舟十一號”載人飛船與“天宮二號”空間實驗室成功實現(xiàn)自動交會對接,在距地面393公里的圓形軌道上進行對接形成組合體,航天員景海鵬、陳東進駐“天宮二號”,組合體在軌飛行30天,期間進行了多項科學實驗和科普活動.下列說法正確的是(  )
A.對接后的組合體運動周期大于地球的自轉周期
B.“神舟十一號”在變軌前后的線速度可能大于7.9km/s
C.對接后將在“天宮二號”內(nèi)工作的宇航員因受力平衡而在其中懸浮或靜止
D.在“天宮二號”空間實驗室中航天員可以使用彈簧測力計測拉力

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B.在0~2 s內(nèi),合外力對帆船做了250 J的負功
C.在1~2 s內(nèi),合外力對帆船不做功
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