Question

30.圖1是一臺發電機定子中的磁場分布圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿圓柱半徑、大小近似均勻的磁場，磁感應強度B=0.050 T。

圖1

圖2是該發電機轉子的示意圖（虛線表示定子的鐵芯M）。矩形線框abcd可繞過ad、cb的中點并與圖 1中的鐵芯M共軸的固定轉軸OO′旋轉，在旋轉過程中，線框的ab、cd邊始終處在圖1所示的縫隙內的磁場中。已知ab邊長l₁=25.0 cm，ad邊長l₂=10.0 cm，線框共有N=8匝導線，旋轉的角速度ω=250 rad/s。將發電機的輸出端接入圖中的裝置K后，裝置K能使交流電變成直流電，而不改變其電壓的大小。直流電的一個輸出端與一可變電阻R相連，可變電阻的另一端P是直流電的正極，直流電的別一個輸出端Q是它的負極。

                            

圖2

圖3是可用于測量阿伏加德羅常數的裝置示意圖，其中A、B是兩塊純銅片，插在CuSO₄稀溶液中，銅片與引出導線相連，引出端分別為x、y。

圖3

Ⅰ.現把直流電的正、負極與兩銅片的引線端相連，調節R，使CuSO₄溶液中產生I=0.21 A的電流。假設發電機的內阻可忽略不計，兩銅片間的電阻r是恒定的。

（1）求每匝線圈中的感應電動勢的大小。

（2）求可變電阻R與 A、B間電阻r之和。

Ⅱ.（1）當以I=0.21 A的電流電解60 min后，測得銅片A的質量增加了0.25 g，則圖3裝置中的x端應與直流電的______極相連，它是電解池的______極。

（2）電解后銅片B的質量______。（答“增加”“減少”或“不變”）

（3）列式計算實驗測得的阿伏加德羅常數N_A。

（已知電子電量e=1.60×10^－19C）

Answer 1

30.Ⅰ.（1）設線框ab邊的速度為v，則

v=l₂ω

一匝線圈中的感應電動勢為

E₁=2×Bl₁v

代入數據解得

E₁=0.31 V

（2）N匝線圈中的總感應電動勢為

E=NE₁

由歐姆定律，得

E=I（R+r）

代入數字解得

R+r=12 Ω

Ⅱ.（1）負、陰　（2）減少

（3）N_A=＝6.0×10²³ mol^－1