如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r=0.1m、匝数n=20的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)

◎ 题目

如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r=0.1 m、匝数n=20的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T,线圈的电阻为2 Ω,它的引出线接有8 Ω的小电珠L(可以认为电阻为定值)。外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正),求:

(1)线圈运动时产生的感应电流I的大小,并在图丁中画出感应电流随时间变化的图像(在图甲中取电流由C向上流过电珠L到D为正);
(2)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小;
(3)该发电机的输出功率P(摩擦等损耗不计);

◎ 答案

(1)见下图;(2)0.5 N;(3)0.32 W

◎ 解析


试题分析:(1)从图可以看出,线圈往返的每次运动都是匀速直线运动,其速度为
线圈做切割磁感线E=2n(rBv=2(20(3.14(0.1(0.2(0.8 V=2 V  感应电流
电流图像如上图
(2)于线圈每次运动都是匀速直线运动,所以每次运动过程中推力必须等于安培力。
F=F=nILB=2nI(rB=2(20(0.2(3.14(0.1(0.2 N=0.5 N。 
(3发电机的输出功率即灯的电功率.P=I2R2=0.22(8 W=0.32 W  

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r=0.1m、匝数n=20的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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