2013届高考一轮物理复习课件选修3-2第十章交变电流 传感器第1讲交变电流的产生和描述(教科版).ppt

考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验第第1讲讲 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述2013届高考一轮物理复习课件选修届高考一轮物理复习课件选修3-2（教科版）（教科版）考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验交变电流交变电流(1)定义：定义：_和和_都随时间做周期性变化的电流都随时间做周期性变化的电流(2)图象：如图图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流其中所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示所示交变电流、交变电流的图象交变电流、交变电流的图象(考纲要求考纲要求)1.大小大小方向方向考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验正弦交流电的产生和图象正弦交流电的产生和图象(1)中性面中性面中性面：与磁中性面：与磁场场方向平行的平面方向平行的平面中性面与峰中性面与峰值值面的比面的比较较中性面中性面峰峰值值面面含含义义线线圈平面与磁圈平面与磁场场方方向垂直向垂直线线圈平面与磁圈平面与磁场场方方向平行向平行磁通量磁通量最大最大(BS)零零磁通量的磁通量的变变化率化率0最大最大感感应电动势应电动势0最大最大(nBS)电电流方向流方向发发生改生改变变方向不方向不变变2考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2)产生产生：在匀：在匀强强磁磁场场里，里，线线圈圈绕绕_方向的方向的轴轴匀匀速速转动转动(3)图象图象：用以描述交流：用以描述交流电电随随时间变时间变化的化的规规律，如果律，如果线线圈从圈从中性面位置中性面位置时时开始开始计时计时，其，其图图象象为为正弦曲正弦曲线线如如图图(a)(e)、(f)所示所示垂直于磁垂直于磁场场考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验周期和频率周期和频率(1)周期周期(T)：交：交变电变电流完成流完成_变变化化(线线圈圈转转一周一周)(2)频率频率(f)：交：交变电变电流在流在1s内完成周期性内完成周期性变变化的化的_单单位是赫位是赫兹兹(Hz)(3)周期和频率的关系周期和频率的关系：T_或或f_.正弦式交变电流的函数表达式正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计线圈在中性面位置开始计时时)(1)电动势电动势e随随时间变时间变化的化的规规律：律：e_.(2)负载负载两端的两端的电压电压u随随时间变时间变化的化的规规律：律：u_.(3)电电流流i随随时间变时间变化的化的规规律：律：i_.其中其中等于等于线线圈圈转动转动的的_，Em_.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 (考纲要求考纲要求)一次周期性一次周期性次数次数12EmsintUmsintImsint角速度角速度nBS考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验交变电流的瞬时值、峰值、有效值交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值瞬时值：交：交变电变电流某一流某一时时刻的刻的值值，是，是时间时间的函数的函数(2)峰值峰值：交：交变电变电流的流的电电流或流或电压电压所能达到的最大所能达到的最大值值，也，也叫最大叫最大值值(3)有效值有效值：跟交：跟交变电变电流的流的热热效效应应等效的恒定等效的恒定电电流的流的值值叫叫做交做交变电变电流的有效流的有效值值对对正弦交流正弦交流电电，其有效，其有效值值和峰和峰值值3考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验图图中中闭闭合合线线圈都在匀圈都在匀强强磁磁场场中中绕绕虚虚线线所示的固定所示的固定转轴转轴匀匀速速转动转动，能，能产产生正弦式交生正弦式交变电变电流的是流的是()答案答案ABD1考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图1011甲所示，一矩形甲所示，一矩形闭闭合合线线圈在匀圈在匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直于磁直于磁场场方向的方向的转轴转轴OO以恒定的角速度以恒定的角速度转动转动，从，从线线圈圈平面与磁平面与磁场场方向平行方向平行时时开始开始计时计时，线线圈中圈中产产生的交生的交变电变电流流按照按照图图1011乙所示的余弦乙所示的余弦规规律律变变化，在化，在t 时时刻刻()图图10112考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验A线线圈中的圈中的电电流最大流最大B穿穿过线过线圈的磁通量圈的磁通量为为零零C线线圈所受的安培力圈所受的安培力为为零零D穿穿过线过线圈磁通量的圈磁通量的变变化率最大化率最大解析解析注意注意线线圈圈转动过转动过程中通程中通过过两个特殊位置两个特殊位置(平行于磁平行于磁感感线线和垂直于磁感和垂直于磁感线线)时时的特点；磁通量、磁通量的的特点；磁通量、磁通量的变变化、化、答案答案C考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图1012所示，矩形所示，矩形线线框置框置于于竖竖直向下的磁直向下的磁场场中，通中，通过导线过导线与与灵敏灵敏电电流表相流表相连连，线线框在磁框在磁场场中中绕绕垂直于磁垂直于磁场场方向的方向的转轴转轴匀速匀速转动转动，图图中中线线框平面框平面处处于于竖竖直面内下述直面内下述说说法正确的是法正确的是()A因因为线为线框中框中产产生的是交生的是交变电变电流，所以流，所以电电流表示数始流表示数始终为终为零零B线线框通框通过图过图中位置瞬中位置瞬间间，穿，穿过线过线框的磁通量最大框的磁通量最大C线线框通框通过图过图中位置瞬中位置瞬间间，通，通过电过电流表的流表的电电流瞬流瞬时值时值最大最大D若使若使线线框框转动转动的角速度增大一倍，那么通的角速度增大一倍，那么通过电过电流表流表电电流的有效流的有效值值也增大一倍也增大一倍3.图图1012考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析本题考查电磁感应现象，基础题线框在匀强磁场本题考查电磁感应现象，基础题线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线平行时，磁通量最小感应电动势最大，平行时，磁通量最小感应电动势最大，A、B项错，项错，C项对；项对；电流的有效值电流的有效值I，现在其余的量都不变，角速度增，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，大一倍后，电流也增大一倍，D正确正确答案答案CD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验某台家用柴油某台家用柴油发电发电机正常工作机正常工作时时能能够产够产生与我国照明生与我国照明电电网网相同的交相同的交变电变电流流现现在在该发电该发电机出机出现现了故障，了故障，转转子匀速子匀速转转动时动时的的转转速只能达到正常工作速只能达到正常工作时时的一半，的一半，则则它它产产生的交生的交变变电动势电动势随随时间变时间变化的化的图图象是象是()4考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析线圈转速为正常时的一半，据线圈转速为正常时的一半，据2n知，知，周期变为正常时的周期变为正常时的2倍，又据倍，又据EmNBS知，最大值变知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为确选项为B.答案答案B考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2011扬扬州模州模拟拟)一正弦式一正弦式电电流的流的电压电压随随时间变时间变化的化的规规律如律如图图1013所示由所示由图图可知可知()A该该交交变电变电流的流的电压电压瞬瞬时值时值的表达式的表达式为为u100sin25t(V)B该该交交变电变电流的流的频频率率为为25HzC该该交交变电变电流的流的电压电压的有效的有效值为值为100VD若将若将该该交流交流电压电压加在阻加在阻值为值为R100的的电电阻两端，阻两端，则则电电阻消耗的功率是阻消耗的功率是50W5.图图1013考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验答案答案BD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2012北京海淀区一模北京海淀区一模)风风速速仪仪的的简简易装置如易装置如图图1014甲所示在甲所示在风风力作用下，力作用下，风风杯杯带动带动与其固定在一起与其固定在一起的永磁的永磁铁转动铁转动，线线圈中的感圈中的感应电应电流随流随风风速的速的变变化而化而变变化化风风速速为为v1时时，测测得得线线圈中的感圈中的感应电应电流随流随时间变时间变化的关化的关系如系如图图1014乙所示；若乙所示；若风风速速变为变为v2，且，且v2v1，则则感感应电应电流的峰流的峰值值Im和周期和周期T的的变变化情况是化情况是()6图图1014考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验AIm变变大，大，T变变小小BIm变变大，大，T不不变变CIm变变小，小，T变变小小DIm不不变变，T变变大大解析解析由于由于线线圈和永磁圈和永磁铁铁不不变变，风风速增大速增大时时，转转速增大，速增大，磁感磁感应应强强度的度的变变化率增大，故感化率增大，故感应电动势应电动势增大，感增大，感应电应电流流增大；增大；转转速增大，周期速增大，周期变变小，故小，故A正确正确答案答案A考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)考点一考点一正弦式电流的变化规律及应用正弦式电流的变化规律及应用规规律律物理量物理量函数函数图图象象磁通量磁通量mcostBScost电动势电动势eEmsintnBSsint1.考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验规规律律物理量物理量函数函数图图象象电压电压uUmsintsint电电流流iImsintsint考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图1015(a)所示，一矩形所示，一矩形线线圈圈abcd放置在匀放置在匀强强磁磁场场中，并中，并绕过绕过ab、cd中点的中点的轴轴OO以角速度以角速度逆逆时针时针匀速匀速转动转动若以若以线线圈平面与磁圈平面与磁场夹场夹角角45时时如如图图1015(b)为计时为计时起点，并起点，并规规定当定当电电流自流自a流向流向b时电时电流方向流方向为为正正则则下列四幅下列四幅图图中正确的是中正确的是()【典例【典例1】图图1015考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析t0时线圈中感应电流方向时线圈中感应电流方向cbad为负经过为负经过时，线圈平面与磁场垂直，线圈中瞬时电流为零，所以时，线圈平面与磁场垂直，线圈中瞬时电流为零，所以D正确，正确，A、B、C错误错误答案答案D考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验关于交变电流图象的题目分为两类关于交变电流图象的题目分为两类一类是给出图象，求解有关的物理量；另一类是通过一类是给出图象，求解有关的物理量；另一类是通过计算，将结果用图象表示出来计算，将结果用图象表示出来.考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图1016所示，所示，图线图线a是是线线圈圈在匀在匀强强磁磁场场中匀速中匀速转动时转动时所所产产生正生正弦交流弦交流电电的的图图象，当象，当调调整整线线圈圈转转速速后，所后，所产产生正弦交流生正弦交流电电的的图图象如象如图图线线b所示，以下关于所示，以下关于这这两个正弦交两个正弦交流流电电的的说说法正确的是法正确的是()A在在图图中中t0时时刻穿刻穿过线过线圈的磁通量均圈的磁通量均为为零零B线线圈先后两次圈先后两次转转速之比速之比为为3 2C交流交流电电a的瞬的瞬时值为时值为u10sin5t(V)【变式变式1】图图1016考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析由图可知由图可知t0时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁时刻时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项通量最大，选项A错误；由图可知错误；由图可知Ta0.4s，Tb0.6s，线，线圈先后两次转速之比圈先后两次转速之比na nbTb Ta3 2，选项，选项B正正答案答案BCD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考点二考点二对交变电流的对交变电流的“四值四值”的比较和理解的比较和理解考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图1017所示，所示，N50匝的矩形匝的矩形线线圈圈abcd，ab边长边长l120cm，ad边长边长l225cm，放在磁感放在磁感应应强强度度B0.4T的匀的匀强强磁磁场场中，中，外力使外力使线线圈圈绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线且通且通过线过线圈中圈中线线的的OO轴轴以以n3000r/min的的转转速匀速速匀速转转动动，线线圈圈电电阻阻r1，外，外电电路路电电阻阻R9，t0时时，线线圈平面与磁感圈平面与磁感线线平行，平行，ab边边正正转转出出纸纸外、外、cd边转边转入入纸纸里里(1)在在图图中中标标出出t0时时感感应电应电流的方向；流的方向；(2)写出感写出感应电动势应电动势的瞬的瞬时值时值表达式；表达式；(3)线线圈圈转转一圈外力做多少功？一圈外力做多少功？(4)从从图图示位置示位置转过转过90的的过过程中流程中流过电过电阻阻R的的电电荷量是多少？荷量是多少？【典例典例2】图图1017考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析(1)线圈感应电流方向为线圈感应电流方向为adcba(图略图略)(2)线圈的角速度线圈的角速度2n100rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2代入数据得代入数据得Em314V电动势的表达式电动势的表达式eEmcost314cos100tV.考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验答案答案(1)adcba图略图略(2)e314cos100tV(3)98.6J(4)0.1C考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验电电阻阻为为1的矩形的矩形线线圈圈绕绕垂直于磁垂直于磁场场方向的方向的轴轴，在匀，在匀强强磁磁场场中匀速中匀速转动转动，产产生的交生的交变电动势变电动势随随时间变时间变化的化的图图象如象如图图1018所示所示现现把交流把交流电电加在加在电电阻阻为为9的的电热丝电热丝上，下列上，下列判断正确的是判断正确的是()A线线圈圈转动转动的角速度的角速度100rad/sB在在t0.01s时时刻，穿刻，穿过线过线圈的磁通量最大圈的磁通量最大C电热丝电热丝两端的两端的电压电压U100VD电热丝电热丝此此时时的的发热发热功率功率P1800W【变式变式2】图图1018考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验答案答案D考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2011皖南八校皖南八校联联考考)如如图图1019所示，所示，图图甲和甲和图图乙分乙分别别表示表示正弦脉冲波和方波的交正弦脉冲波和方波的交变电变电流与流与时间时间的的变变化关系若使化关系若使这这两种两种电电流分流分别别通通过过两个完全相同的两个完全相同的电电阻，阻，则经过则经过1min的的时间时间，两，两电电阻消耗的阻消耗的电电功之比功之比W甲甲 W乙乙为为()【典例典例3】图图1019考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验A1 B1 2C1 3D1 6答案答案C考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验求交求交变电变电流有效流有效值值的的“三同三同”原原则则交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电通过相同的电阻应定义的，即让交变电流和直流电通过相同的电阻,在在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的同热量的“三同三同”原则下求解原则下求解.考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验一个一个边长为边长为6cm的正方形金属的正方形金属线线框置于匀框置于匀强强磁磁场场中，中，线线框框平面与磁平面与磁场场垂直，垂直，电电阻阻为为0.36.磁感磁感应应强强度度B随随时间时间t的的变变化关系如化关系如图图10110所示，所示，则线则线框中感框中感应电应电流的有效流的有效值值为为()【变式变式3】图图10110考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验于是可作出于是可作出i随随时间变时间变化的化的图图象如象如图图所示由有效所示由有效值值的定的定义义，Q直直Q交交，I12Rt1I22Rt2I2Rt，1210710R181010R5RI2，I105A，故故B选项选项正确正确答案答案B考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(1)模型概述模型概述“电动电动机机”模型和模型和“发电发电机机”模型是高考模型是高考题题中中时时常出常出现现的的凡在安培力作用下于磁凡在安培力作用下于磁场场中运中运动动的通的通电导电导体均可看作体均可看作电动电动机模型，在外力作用下于磁机模型，在外力作用下于磁场场中做切割磁感中做切割磁感线线运运动动的的导导体体均可看作均可看作发电发电机模型，此模型机模型，此模型综综合考合考查查了磁了磁场场力的作用、力的作用、电电磁感磁感应应、恒定、恒定电电流、交流流、交流电电、能量、能量转转化与守恒等知化与守恒等知识识13.“电动机、发电机电动机、发电机”模型模型考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2)模型特点模型特点电动电动机机发电发电机机工作工作原理原理通通电电线线圈圈在在磁磁场场中中受到安培力而受到安培力而转动转动闭闭合合线线圈圈在在磁磁场场中中受受外外力力转转动动，产产生感生感应电动势应电动势能量能量转转化化电电能能转转化化为为机械能机械能机械能机械能转转化化为电为电能能解解题题要点要点受受力力由由左左手手定定则则来判断来判断能能量量关关系系：P总总P输输出出P热热实实际际功功率率：P实实 际际P额额定定电电压压、电电流流关关系系：UIR产产生生的的感感应应电电动动势势方方向向由由右手定右手定则则判定判定感感应应电电动动势势大大小小由由法法拉拉第第电电磁感磁感应应定律定律计计算算注注意意感感应应电电流流的的最最大大值值、瞬瞬时时值值、有有效效值值和和平平均均值值的的计计算算能量能量转转化中化中满满足守恒足守恒形象形象比比喻喻左手抓着左手抓着电动电动机机右手抓着右手抓着发电发电机机考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图10111所示所示为电动为电动机的机的简简化模型，化模型，线线圈圈abcd可可绕轴绕轴O1O2自由自由转动转动当当线线圈中通入如圈中通入如图图所示的所示的电电流流时时，顺顺着着O1O2的方向看去，的方向看去，线线圈将圈将()A顺时针转动顺时针转动B逆逆时针转动时针转动C仍然保持静止仍然保持静止D既可能既可能顺时针转动顺时针转动，也可能逆，也可能逆时针转动时针转动【例例1】图图10111考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析在题中图示位置，由左手定则可以判断，在题中图示位置，由左手定则可以判断，ab边受到边受到的安培力向上，的安培力向上，cd边受到的安培力向下，则线圈顺时针转边受到的安培力向下，则线圈顺时针转动，故动，故A项正确项正确答案答案A考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图图10112甲所示是某同学甲所示是某同学设计设计的一种振的一种振动发电动发电装装置的示意置的示意图图，一个半径，一个半径r0.10m、匝数、匝数n20的的线线圈套在永久圈套在永久磁磁铁铁槽中，磁槽中，磁场场的磁感的磁感线线均沿半径方向均匀分布均沿半径方向均匀分布(其右其右视图视图如如图图10114乙所示乙所示)在在线线圈所在位置磁感圈所在位置磁感应应强强度度B的大小均的大小均为为B0.20T，线线圈的圈的电电阻阻为为R10.50，它的引出，它的引出线线接有接有R29.5的小的小电电珠珠L.外力推外力推动线动线圈框架的圈框架的P端，使端，使线线圈沿圈沿轴线轴线做做往复运往复运动动，便有，便有电电流通流通过电过电珠当珠当线线圈向右的位移圈向右的位移x随随时间时间t变变化的化的规规律如律如图图10114丙所示丙所示时时(x取向右取向右为为正正)求：求：(1)线线圈运圈运动时产动时产生的感生的感应电动势应电动势E的大小；的大小；(2)线线圈运圈运动时产动时产生的感生的感应电应电流流I的大小；的大小；(3)每一次推每一次推动线动线圈运圈运动过动过程中作用力程中作用力F的大小；的大小；(4)该发电该发电机的机的输输出功率出功率P.【例例2】考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验图图10112考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(3)由于由于线线圈每次运圈每次运动动都是匀速直都是匀速直线线运运动动，由平衡条件，由平衡条件F推推F安安，即，即F推推BIn2r200.223.140.10.2N0.5N.(4)发电发电机的机的输输出功率即小出功率即小电电珠的珠的电电功率功率PI2R2(0.2)29.5W0.38W.答案答案(1)2V(2)0.2A(3)0.5N(4)0.38W