南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意如圖甲。浮桶（輕密度絕緣材料制成）內(nèi)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置線圈隨周期T=3s的波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，且始終處于磁場(chǎng)中，該線圈與阻值R=15Ω的燈泡相連。如圖乙所示，浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成，其截面積S=0.2m2（圖乙中斜線陰影部分），其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì)；匝數(shù)N=200的線圈所在處輻向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，線圈直徑D=0.4m,電阻r=1Ω。假設(shè)浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)可視為受迫振動(dòng)，浮桶振動(dòng)的速度可表示為v=0.4πsin（23πt）m/s,取重力加速度g=10m/s2，π2≈10。
（1）圖甲中，當(dāng)浮桶向上運(yùn)動(dòng)通過平衡位置時(shí)，判斷流過燈泡的電流方向（向左或向右），并計(jì)算此時(shí)的電流大?。?br />（2）畫出電流i隨時(shí)間t的變化圖像，并求線圈在1小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）已知浮桶與線圈總質(zhì)量為450kg,它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過程中受到安培力與其他力的共同作用，試求0到0.75s時(shí)間內(nèi)，其他力的沖量。（本題線圈中產(chǎn)生的交變電流與同匝數(shù)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以周期T=3s勻速轉(zhuǎn)的產(chǎn)生的交變電流等效，如圖丙所示）
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：26引用：1難度：0.5
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1．圖甲是法拉第于1831年發(fā)明的人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——圓盤發(fā)電機(jī)．圖乙為其示意圖，銅盤安裝在水平的銅軸上，磁感線垂直穿過銅盤；兩塊銅片M、N分別與銅軸和銅盤邊緣接觸，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，電阻R就有電流通過．則下列說法正確的是（ ）發(fā)布：2024/12/18 20:30:2組卷：53引用：2難度：0.6 -
2．海浪機(jī)械能是未來可使用的綠色能源之一，利用海浪發(fā)電可加速地球上碳中和的實(shí)現(xiàn)．某科技小組設(shè)計(jì)的海浪發(fā)電裝置的俯視圖如圖所示，圓柱體磁芯和外殼之間有輻射狀磁場(chǎng)，它們可隨著海浪上下浮動(dòng)，磁芯和外殼之間的間隙中有固定的環(huán)形導(dǎo)電線圈，線圈的半徑為L，電阻為r,所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小始終為B，磁芯和外殼隨海浪上下浮動(dòng)的速度為v,v隨時(shí)間t的變化關(guān)系為，其中的T為海浪上下浮動(dòng)的周期．現(xiàn)使線圈與阻值為R的電阻形成回路，則該發(fā)電裝置在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的電能為（ ?。?/h2>v=v0sin2πTt發(fā)布：2024/12/20 16:0:2組卷：337引用：4難度：0.3 -
3．如圖所示運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體，其產(chǎn)生的感生電勢(shì)的方向，下列說法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/21 8:0:2組卷：1引用：0難度：0.5
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