Question

如圖所示，一個半徑為L的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直紙面向里（與ab垂直）的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求：
（1）電流表的示數(shù)；
（2）從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4周期內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量；
（3）從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4周期內(nèi)負(fù)載電阻R的電荷量．

Answer 1

分析：（1）線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，小燈泡并正常發(fā)光，電壓等于額定電壓，線框沒有電阻，燈泡的電壓等于感應(yīng)電動勢的有效值．由E=

2

2

Em，求出有效值，從而得出電流的有效值；
（2）根據(jù)焦耳定律，結(jié)合電流的有效值，即可求解；
（3根據(jù)推論：q=N

△?

R

，求出電量．

解答：解：（1）因最大感應(yīng)電動勢，則有：E_m=BSω，
又閉合電路歐姆定律，則有：I_m=

Em

R

；
電流的有效值，I=

Im

2

=

Em

2 R

=

BωS

2 R

=

B×2πn× 1 2 πL2

2 R

=

π2L2nB

2 R

因只存在左側(cè)勻強(qiáng)磁場，因此電流表的示數(shù)，I′=

π2L2nB

2R

；
（2）根據(jù)焦耳定律，則有，
從圖示位置起轉(zhuǎn)過

1

4

圈的時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=I²Rt=(

π2L2nB

2 R

)2R×

T

4

=(

π2L2nB

2 R

)2R×

1

4

×

2π

2πn

=

π4B2L4n

8R

（3）從圖示位置起轉(zhuǎn)過

1

4

圈的時間內(nèi)，穿過線框平面的磁通量的變化量為：△?=B

1

2

πL2．
根據(jù)推論得到，通過通過小燈泡的電荷量為q=

.

I

?△t=

. E

R

?△t=

△? △t

R

△t=

△?

R

=

πBL2

2R

答：（1）電流表的示數(shù)，I=

π2L2nB

2R

；
（2）從圖示位置起轉(zhuǎn)過

1

4

周期內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=

π4B2L4n

8R

；
（3）從圖示位置起轉(zhuǎn)過

1

4

周期內(nèi)負(fù)載電阻R的電荷量q=

πBL2

2R

．

點(diǎn)評：考查了法拉第電磁感應(yīng)定律與閉合電路的歐姆定律的應(yīng)用，掌握有效值與最大值的關(guān)系，理解求熱量用效值，對于功率也用有效值；
此題中燈泡的功率由電壓有效值研究．感應(yīng)電量q=n

△?

R

是常用的經(jīng)驗(yàn)公式，要理解并加強(qiáng)記憶．