题目

如图所示，一匝数为N=100的矩形线圈，面积S=0.01m2，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动．设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度B=2T，线圈通过一理想变压器后，接一标有“6V，3W”字样的灯泡L，变压器原线圈的总匝数为n1=200匝，b是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为n2=20匝．当开关S拨到b位置时，小灯泡恰好正常发光，求： （1）此时电路中两电表的读数； （2）线圈转动的角速度ω； （3）若将开关S拨到a位置，并将一个理想二极管D接到MN之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？（设小灯泡的电阻不随温度发生变化） 答案：解析：（1）由题意可知，副线圈两端的电压U2=6V， 副线圈中的电流为                     （1分） 由      得电压表的读数U1= 30V       （2分） 由     得电流表的读数I1= 0.1A        （2分） （2）由题意可知，线圈提供的电动势的最大值为Em=30V        （1分）             由     得ω＝15rad/s                （3分） （3）当开关S拨到a位置时，由      得副线圈的输出电压为U2′= 3V                              （1分）      通过二极管后，加到灯泡两端的电压波形如图所示，其最大值为Um=3V      所以，小灯泡两端电压的有效值为          （1分）      小灯泡电阻为                                （1分）      此时小灯泡的功率为                         （2分） 所以线圈提供的功率为                                  （1分）

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