Question

【題目】如圖（甲）所示，一固定的矩形導(dǎo)體線(xiàn)圈水平放置，線(xiàn)圈的兩端接一只小燈泡，在線(xiàn)圈所在空間內(nèi)存在著與線(xiàn)圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)．已知線(xiàn)圈的匝數(shù)n=100匝，電阻r=1.0Ω，所圍成矩形的面積S=0.040m2 ， 小燈泡的電阻R=9.0Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨按如圖（乙）所示的規(guī)律變化，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=nBmS cos t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期．不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：

（1）線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值．
（2）小燈泡消耗的電功率．
（3）在磁感強(qiáng)度變化的0～ 的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量．

Answer 1

【答案】
（1）解：因?yàn)榫�(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)變化的周期相同，所以由圖象可知，線(xiàn)圈中產(chǎn)生交變電流的周期為 T=3.14×10﹣2s．

所以線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=nBmSω=nBmS =100×1×0.040× V=8V

（2）解：根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為

通過(guò)小燈泡電流的有效值為 I= =0.4 A

小燈泡消耗的電功率為 P=I2R=2.88W

（3）解：在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的1～1/4周期內(nèi)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值

通過(guò)燈泡的平均電流

通過(guò)燈泡的電荷量

答：

【解析】（1）根據(jù)B﹣t圖象讀出周期T，由公式Em=nBmSω求出線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；（2）根據(jù)歐姆定律求出電流的最大值，再求出電流的有效值，由電流的有效值求解小燈泡消耗的電功率．（3）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電流的公式求解0～ 時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量．