Question

5．如圖是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場地上做“搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)”的示意圖．他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動，銅芯線的兩端分別通過細(xì)銅線與靈敏交流電流表相連．搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場（可視為勻強(qiáng)磁場）垂直．搖動時，銅芯線所圍成半圓周的面積S=2m²，轉(zhuǎn)動角速度ω=10$\sqrt{2}$rad/s，用電表測得電路中電流I=40μA，電路總電阻R=10Ω，取$\frac{π}{\sqrt{2}}$=2.25．
（1）求該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；
（2）求銅芯線轉(zhuǎn)動一周的過程中，電路產(chǎn)生的焦耳熱Q．

Answer 1

分析 （1）電路產(chǎn)生的是正弦式交流電，電流表測的是電流的有效值，求出電流的最大值，應(yīng)用應(yīng)用歐姆定律與E=BωS可以求出磁感應(yīng)強(qiáng)度．
（2）應(yīng)用焦耳定律可以求出電路產(chǎn)生的焦耳熱．

解答 解：（1）銅芯線中產(chǎn)生的是正弦交流電，
電流表測量的是電流的有效值，
電流的最大值：I_m=$\sqrt{2}$I     ①
感應(yīng)電動勢的最大值：E_m=I_mR     ②
感應(yīng)電動勢的最大值：E_m=BωS     ③
代入數(shù)據(jù)解得：B=2×10^-5T    ④
（2）銅芯線轉(zhuǎn)動一周，電路中產(chǎn)生的焦耳熱：
Q=I²RT      ⑤，
代入數(shù)據(jù)解得：Q=7.2×10^-9J  ⑥
答：（1）該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為2×10^-5T；
（2）銅芯線轉(zhuǎn)動一周的過程中，電路產(chǎn)生的焦耳熱Q為7.2×10^-9J．

點(diǎn)評 本題考查了求磁感應(yīng)強(qiáng)度、電路產(chǎn)生的焦耳熱，知道“搖繩發(fā)電”產(chǎn)生的是正弦式交流電是正確解題的前提與關(guān)鍵，掌握正弦式交流電最大值與有效值間的關(guān)系，應(yīng)用歐姆定律、焦耳定律可以解題．