Question

【題目】如圖甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，匝數(shù)為100匝的矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)給外電路供電。外電路中M是額定電壓為80 V、額定功率為160 W的小型電動(dòng)機(jī)，R是電阻為的電熱絲，D為理想二極管，具有單向?qū)щ娦裕��?/span>t=0時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過(guò)每匝線圈的磁通量隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化，重力加速度取10 m／s2，取3.14。

（1）求交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；

（2）當(dāng)閉合、斷開(kāi)時(shí)，小型電動(dòng)機(jī)正常工作，恰好將質(zhì)量為3.2 kg的重物以4m／s的速度勻速提起，則矩形線圈電阻及電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻分別為多少?

（3）當(dāng)斷開(kāi)、閉合時(shí)，求在1分鐘內(nèi)電熱絲產(chǎn)生多少熱量?

Answer 1

【答案】（1） （2）8Ω；10Ω（3）2700

【解析】（1）根據(jù)圖乙可知單匝線圈的磁通量最大值為，又

（2）小型電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流；

由，解得；

電動(dòng)勢(shì)的有效值；

電源內(nèi)阻

（3）由于二極管的作用，一個(gè)周期內(nèi)半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)無(wú)電流，一分鐘內(nèi)只有30s時(shí)間通電；1分鐘產(chǎn)生的總熱量為；

在電熱絲產(chǎn)生的熱量為。