如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2T,線圈的電阻為2Ω,它的引出線接有8Ω的小電珠L.外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過電珠.當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),求:
(1)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大小;
(2)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小,并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖象(在圖甲中取電流由C向上流過電珠L到D為正);
(3)每一次推動線圈運動過程中作用力F的大。
(4)該發(fā)電機的輸出功率P(摩擦等損耗不計);
(5)某同學(xué)說:“該線圈在運動過程中,磁感線始終與線圈平面平行,線圈中的磁通量始終為零,磁通量保持不變,因此線圈中應(yīng)該沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,但實際卻產(chǎn)生了電流,如何解釋這個問題呢?”對這個問題說說你的看法.

【答案】分析:(1)從圖象可以看出,線圈來回做勻速運動,求出速度,即可求出感應(yīng)電動勢.
(2)電動勢大小一定,所以電流的大小一定,根據(jù)右手定則,判斷出電流的方向.
(3)推動線圈的過程中,因為是勻速,所以推力等于安培力.
(4)根據(jù)能量守恒定律,發(fā)電機的輸出功率等于燈泡的功率.
(5)磁感線是閉合曲線,在磁鐵的內(nèi)部也有磁感線,這些磁感線穿過線圈,線圈中的磁通量不為0,運動的過程中,磁通量發(fā)生變化,不能只看到外部的磁感線.
解答:解:(1)從圖可以看出,線圈往返的每次運動都是勻速直線運動,其速度為 v==0.8 m/s   
線圈做切割磁感線E=2nπrBv=2×20×3.14×0.1×0.2×0.8=2 V   
(2)感應(yīng)電流 I==0.2 A 
電流圖象如右圖 
  (3)由于線圈每次運動都是勻速直線運動,所以每次運動過程中推力必須等于安培力.
F=F=nILB=2nIp rB=2×20×0.2×3.14×0.1×0.2=0.5 N.      
  (4)發(fā)電機的輸出功率即燈的電功率.P=I2R2=0.22×8 W=0.32 W        
   (5)磁感線是閉合曲線,所以在磁鐵內(nèi)部也有磁感線,這些磁感線穿過線圈了,所以線圈中的磁通量不為零,且在運動過程中磁通量發(fā)生變化了.
故本題答案:(1)2V.(2)如圖.(3)0.5N.(4)0.32W.(5)磁感線是閉合曲線,在磁鐵的內(nèi)部也有磁感線,這些磁感線穿過線圈,線圈中的磁通量不為0,運動的過程中,磁通量發(fā)生變化.
點評:本題考察了導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,解決的關(guān)鍵是掌握電動勢的大小公式以及會用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?上海二模)如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2T,線圈的電阻為2Ω,它的引出線接有8Ω的小電珠L.外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過電珠.當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),求:
(1)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大;
(2)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小,并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖象(在圖甲中取電流由C向上流過電珠L到D為正);
(3)每一次推動線圈運動過程中作用力F的大。
(4)該發(fā)電機的輸出功率P(摩擦等損耗不計);
(5)某同學(xué)說:“該線圈在運動過程中,磁感線始終與線圈平面平行,線圈中的磁通量始終為零,磁通量保持不變,因此線圈中應(yīng)該沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,但實際卻產(chǎn)生了電流,如何解釋這個問題呢?”對這個問題說說你的看法.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為1T,線圈的電阻為2Ω,它的引出線接有8Ω的小電珠L.外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過電珠.當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),π取3.14,π2取10,下列說法正確的是(  )精英家教網(wǎng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2T,線圈的電阻為1.5Ω,它的引出線接有質(zhì)量為0.01kg、電阻為0.5Ω的金屬棒MN,MN置于傾角為30°的光滑導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌寬度為0.25m.外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過MN.當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),g=10m/s2.求:
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(1)若MN固定不動,流過它的電流大小和方向?
(2)若MN可自由滑動,至少要加多大的勻強磁場B'才能使MN保持靜止,并在圖丁中畫出磁感應(yīng)強度B'隨時間變化的圖象;
(3)發(fā)電機的輸出功率.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(9分)如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1 m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2 T,線圈的電阻為2 Ω,它的引出線接有8 Ω的小電珠L。外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),求:

   

   

(1)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大;

(2)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小,并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖像(在圖甲中取電流由C向上流過電珠LD為正);

(3)每一次推動線圈運動過程中作用力F的大;

(4)該發(fā)電機的輸出功率P(摩擦等損耗不計)。

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科目:高中物理 來源:2008年廣東省茂名市高考物理二模試卷(解析版) 題型:解答題

如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2T,線圈的電阻為1.5Ω,它的引出線接有質(zhì)量為0.01kg、電阻為0.5Ω的金屬棒MN,MN置于傾角為30°的光滑導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌寬度為0.25m.外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過MN.當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),g=10m/s2.求:

(1)若MN固定不動,流過它的電流大小和方向?
(2)若MN可自由滑動,至少要加多大的勻強磁場B'才能使MN保持靜止,并在圖丁中畫出磁感應(yīng)強度B'隨時間變化的圖象;
(3)發(fā)電機的輸出功率.

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