现在市场上很流行一种手压式自发电手电筒,如图1所示.此手电筒是应用了法拉第电磁感应原理,用手按压手柄,使内置线圈转动切割磁感线,产生感应电流使灯泡发光.图2是手电筒的内部电路简化图,三个一样的小灯泡,电阻均为R,定值电阻为R,发电机内部结构如图3所示,N和S是一对形状对称的圆弧形磁铁,K,P,M,Q是磁铁的四个尖端,o是圆心,∠KOP=120°,∠KOM=60°,中心位置放置一个软铁柱,可绕中心轴转动,中心轴线过圆心o,在软铁柱上绕有n匝轻质线圈abcd,电阻为2R3,其中ab=cd=L1,ad=bc=L2,o为ab的中点,ad和bc所在的区域磁感应强度大小为B,线圈初始位置与MOP重合.现把发电过程简化如下:手握手电筒,按下去,线圈如图3所示,顺时针转动,经过60°角的加速后以角速度ω匀速转过300°,然后线圈减速转过600角后停止,手释放,线圈转回来,经过60°角的加速后以角速度ω匀速转过300°,然后线圈减速转过600角后停止.不计阻力,以图3作为参考.
(1)线圈在顺时针匀速转动时的电流方向(写“abcda”或“adcba”);(2)以线圈刚匀速转动时开始计时,线圈顺时针匀速转动过程中,画出小灯泡两端电压U随时间t的变化图象,并标出关键数据(以“abcda”为正方向);(3)以线圈刚匀速转动时开始计时,经过4π3ω的时间,一个小灯泡消耗的能量是多少? 物理
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【答案】 (1)手握手电筒,按下去,顺时针转动,经过60°角的加速后以角速度ω在磁场中匀速转动,根据右手定则可知当ad在左侧切割时,电流方向为abcda,当ad在右侧切割时,电流方向为adcba;(2)在顺时针匀速转动过程中,ad...