• 有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用.图1中,线圈的匝数为n,ab长度为L1,bc长度为L2.图2是此装置的侧视图,切割处磁场的磁感应强度大小恒为B,有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90.某次测试时,外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动,电刷M端和N端接电流传感器,电流传感器记录的i-t图象如图3所示(I为已知量),取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻t=0.不计线圈转动轴处的摩擦(1)求线圈在图2所示位置时,产生电动势E的大小,并指明电刷M和N哪个接电源正极;(2)求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P;(3)为了能够获得更多的电能,依据所学的物理知识,请你提出改进该装置的三条建议.试题及答案-解答题-云返教育

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      有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用.图1中,线圈的匝数为n,ab长度为L1,bc长度为L2.图2是此装置的侧视图,切割处磁场的磁感应强度大小恒为B,有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90.某次测试时,外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动,电刷M端和N端接电流传感器,电流传感器记录的i-t图象如图3所示(I为已知量),取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻t=0.不计线圈转动轴处的摩擦

      (1)求线圈在图2所示位置时,产生电动势E的大小,并指明电刷M和N哪个接电源正极;
      (2)求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P;
      (3)为了能够获得更多的电能,依据所学的物理知识,请你提出改进该装置的三条建议.

      试题解答


      见解析
      (1)有两个边一直在均匀辐向磁场中做切割磁感线运动,故根据切割公式,有
      E=2nBL
      1v
      其中

      解得E=nBL
      1L2ω
      根据右手定则,M端是电源正极
      (2)根据欧姆定律,电流:

      解得

      线圈转动一个周期时间内,产生电流的时间是半周期,故外力平均功率

      解得

      (3)增加磁感应强度;增加线圈匝数;增加磁场区域面积; 适当增加线圈面积;变成多组线圈等
      答:(1)线圈在图2所示位置时,产生电动势E的大小为nBL
      1L2ω,电刷M接电源正极;
      (2)闭合电路的总电阻R为
      ,外力做功的平均功率P为
      (3)为了能够获得更多的电能,可以增加磁感应强度;增加线圈匝数;增加磁场区域面积; 适当增加线圈面积;变成多组线圈等.
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