Question

有人為汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)“再生能源裝置”原理簡(jiǎn)圖如圖14所示，當(dāng)汽車減速時(shí)，線圈受到磁場(chǎng)的阻尼作用幫助汽車減速，同時(shí)產(chǎn)生電能儲(chǔ)存?zhèn)溆茫畧D中，線圈的匝數(shù)為n，ab長(zhǎng)度為L₁，bc長(zhǎng)度為L₂.圖15是此裝置的側(cè)視圖，切割處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，有理想邊界的兩個(gè)扇形磁場(chǎng)區(qū)夾角都是90°.某次測(cè)試時(shí)，外力使線圈以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷M端和N端接電流傳感器，電流傳感器記錄的i－t圖象如圖16所示(I為已知量)，取ab邊剛開始進(jìn)入左側(cè)的扇形磁場(chǎng)時(shí)刻t＝0.不計(jì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸處的摩擦．

(1)求線圈在圖15所示位置時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小，并指明電刷M和N哪個(gè)接電源正極；

(2)求閉合電路的總電阻R和外力做功的平均功率P；

(3)為了能夠獲得更多的電能，依據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)，請(qǐng)你提出改進(jìn)該裝置的三條建議．

Answer 1

　(1)E＝2nBL₁v                                                                      (1分)

v＝ωL₂                                                                                                                                                                       (1分)

E＝nBL₁L₂ω                                                                                      (2分)

根據(jù)右手定則，M端是電源正極                                             (1分)

(2)電流：I＝                                                                                     (1分)

R＝                                                                                         (2分)

線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生電流的時(shí)間是半個(gè)周期    (1分)

外力做功的平均功率P＝I²R                                                      (2分)

P＝                                                                                        (2分)

(3)增加磁感應(yīng)強(qiáng)度、增加線圈匝數(shù)、增加磁場(chǎng)區(qū)域面積、適當(dāng)增加線圈面積、變成多組線圈等．                                           (3分)