Question

如圖所示，矩形線框匝數(shù)n=250匝，ab=12 cm，ad=10 cm，線框置于B= T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以轉(zhuǎn)速120 r/min勻速轉(zhuǎn)動，線框通過滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R=12 Ω 的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12 V的氖泡L.求：

(1)當(dāng)S接e時，電流表讀數(shù)為多少？R的熱功率為多大？10 min內(nèi)外力對線框做功多少？

(2)當(dāng)S接e時,在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,流過電阻R的平均電流為多少?流過電阻R的電荷量為多少?(π²=10)

(3)當(dāng)S接f時，氖泡閃光頻率為多大？通電10 min，氖泡發(fā)光總時間為多少？（線框電阻不計）

Answer 1

(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時,由題知：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時,=,===

而T==== s= s

所以=== A≈1.27 A

Q_R=Δt=·=·=(或).

代入數(shù)值得Q_R= C≈0.16 C.

(3)S接f時,根據(jù)正弦曲線變化規(guī)律,可知在交變電流的一個周期T內(nèi),氖泡閃光2次,每次閃光時間為.

因T= s,故氖泡閃光頻率為4 Hz.

通電10 min氖泡發(fā)光的總時間為：

t=× s=400 s.