Question

（08年韶關(guān)市模擬）（18分）如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，一個(gè)半徑r=0.10m、匝數(shù)n=20的線圈套在永久磁鐵槽中，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(qiáng)度B的大小均為B=0.20T，線圈的電阻為R₁=0.50Ω，它的引出線接有R₂=9.5Ω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(yùn)動，便有電流通過電珠．當(dāng)線圈向右的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)（x取向右為正）．求：

（1）線圈運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大�。�

（2）線圈運(yùn)動時(shí)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(shí)間變化的圖象，至少畫出0~0.4s的圖象（在圖甲中取電流由C向上通過電珠L到D為正）；

（3）每一次推動線圈運(yùn)動過程中作用力F的大��；

（4）該發(fā)電機(jī)的輸出功率P．

 

   

 

Answer 1

     解析：

（1）從圖可以看出，線圈往返的每次運(yùn)動都是勻速直線運(yùn)動，其速度為

 

      (2分)

 

線圈做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

 

       (2分)

 

（2）感應(yīng)電流    　　　　　　(2分) 

 

作圖(3分)

 

 

 

 

根據(jù)右手定則可得，當(dāng)線圈沿x正方向運(yùn)動時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流在圖（a）中是由D向下經(jīng)過電珠L流向C的．于是可得到如答圖7所示的電流隨時(shí)間變化的圖象．           (3分)

 

（3）由于線圈每次運(yùn)動都是勻速直線運(yùn)動，所以每次運(yùn)動過程中推力必須等于安培力．

 

    (3分)

 

（4）發(fā)電機(jī)的輸出功率即燈的電功率

 

        (3分)