如圖所示為一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈的長度ab=0.25m，寬度bc=0.20m，共有n=100匝，總電阻r=1.0W，可繞與磁場方向垂直的對稱軸OO′轉(zhuǎn)動。線圈處于磁感應(yīng)強度B=0.40T的勻強磁場中，與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個“3.0V，1.8W”的燈泡，當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，小燈泡消耗的功率恰好為1.8W。（不計轉(zhuǎn)動軸與電刷的摩擦，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。）

（1）求線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω；

（2）線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動100周過程中發(fā)電機產(chǎn) 生的電能為多少？

解：（1）設(shè)小燈泡正常發(fā)光時的電流為I，則  I==0.60A （1分）

設(shè)燈炮正常發(fā)光時的電阻為R， R==5.0Ω           （1分）

根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=I（R+r）=3.6V            （2分）

發(fā)電機感應(yīng)電動勢最大值為Em=E，   Em=nBSω     （2分）

解得ω==1.8 rad/s =2.5 rad/s                   （2分）

   （2）發(fā)電機產(chǎn)生的電能為Q=IEt，  t=100T=100      （2分）

解得Q=5.4×102J         （2分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：物理教研室 題型：038

正電子發(fā)射計算機斷層（PET）是分子水平上的人體功能顯像的國際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供全新的手段。

（1）PET在心臟疾病診療中，需要使用放射正電子的同位素氮13示蹤劑。氮13是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氧16獲得的，反應(yīng)中同還產(chǎn)生另一個粒子，試寫出該核反應(yīng)方程。

（2）PET所用回旋加速器示意如圖，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距為d，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向如圖所示。質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q。設(shè)質(zhì)子從粒子源S進入加速電場時的初速度不計，質(zhì)子在加速器中運動的總時間為t（其中已略去了質(zhì)子在加速電場中的運動時間），質(zhì)子在電場中的加速次數(shù)與加旋半周的次數(shù)相同，加速電子時的電壓大小可視為不變。求此時加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U。

（3）試推證當(dāng)R>>d時，質(zhì)子在電場中加速的總時間相對于在D形盒中回旋的總時間可忽略不計（質(zhì)子在電場中運動時，不考慮磁場的影響）。

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（2）PET所用回旋加速器示意如圖，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距為d，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向如圖所示。質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q。設(shè)質(zhì)子從粒子源S進入加速電場時的初速度不計，質(zhì)子在加速器中運動的總時間為t（其中已略去了質(zhì)子在加速電場中的運動時間），質(zhì)子在電場中的加速次數(shù)與加旋半周的次數(shù)相同，加速電子時的電壓大小可視為不變。求此時加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U。

（3）試推證當(dāng)R>>d時，質(zhì)子在電場中加速的總時間相對于在D形盒中回旋的總時間可忽略不計（質(zhì)子在電場中運動時，不考慮磁場的影響）。

 

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