如圖是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖。在勻強(qiáng)磁場中有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻形成閉合電路。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n,ab長度為L1，bc長度為L2，線圈角速度為ω，外電路電阻為R，線圈內(nèi)阻為r,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
（1）如圖線圈平面處于中性面位置，求此刻穿過線圈的磁通量Φ；
（2）推導(dǎo)出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢Em；
（3）求電流表的示數(shù)I；
（4）求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做功W。
【考點(diǎn)】交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生交變電流的原理；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式；正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式及推導(dǎo)；磁通量的概念和計(jì)算公式的定性分析；用焦耳定律計(jì)算電熱．
【答案】（1）如圖線圈平面處于中性面位置，此刻穿過線圈的磁通量Φ為BL1L2；
（2）推導(dǎo)出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢Em為nBL1L2ω
（3）電流表的示數(shù)I為；
（4）線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做功W為。
（2）推導(dǎo)出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢Em為nBL1L2ω
（3）電流表的示數(shù)I為
2
n
B
L
1
L
2
ω
2
（
R
+
r
）
（4）線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做功W為
π
n
2
B
2
L
2
1
L
2
2
ω
R
+
r
【解答】
【點(diǎn)評】
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（1）穿過線圈平面的最大磁通量Φm；
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