(19 分)如圖所示,正方形單匝均勻線框abcd,邊長L=0.4m,每邊電阻相等,總電阻R=0.5Ω。 一根足夠長的絕緣輕質(zhì)細(xì)線跨過兩個輕質(zhì)光滑定滑輪,一端連接正方形線框,另一端連接絕緣物體P,物體P放在一個光滑的足夠長的固定斜面上,斜面傾角θ=30°,斜面上方的細(xì)線與斜面平行。在正方形線框正下方有一有界的勻強(qiáng)磁場,上邊界I和下邊界II都水平,兩邊界之間距離也是L=0.4m。磁場方向水平,垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T。 現(xiàn)讓正方形線框的cd邊距上邊界I的正上方高度h=0.9m的位置由靜止釋放,且線框在運(yùn)動過程中始終與磁場垂直,cd邊始終保持水平,物體P始終在斜面上運(yùn)動,線框剛好能以v =3m/S的速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場并勻速通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域。釋放前細(xì)線繃緊,重力加速度g=10m/s2,不計空氣阻力。
(1)線框的cd邊在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的過程中,c、d間的電壓是多大?
(2)線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是多大?
(3)在cd邊剛進(jìn)入磁場時,給線框施加一個豎直向下的拉力F使線框以進(jìn)入磁場前的加速度勻加速通過磁場區(qū)域,在此過程中,力F做功W=0.23J,求正方形線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱是多少?
(1) Ucd=0.45V (2)m1=0.032kg,m2=0.016kg (3)Qcd=0.0575J
解析試題分析:(1)正方形線框勻速通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域的過程中,設(shè)cd邊上的感應(yīng)電動勢為E,線框中的電流強(qiáng)度為I,c、d間的電壓為Ucd,則
E=BLv
解得Ucd=0.45V
(2)正方形線框勻速通過磁場區(qū)域的過程中,設(shè)受到的安培力為F,細(xì)線上的張力為T,則
F=BIL
T=m2gsinθ
m1g=T+F
正方形線框在進(jìn)入磁場之前的運(yùn)動過程中,根據(jù)能量守恒有
解得m1=0.032kg,m2=0.016kg
(3)因為線框在磁場中運(yùn)動的加速度與進(jìn)入前的加速度相同,所以在通過磁場區(qū)域的過程中,線框和物體P的總機(jī)械能保持不變,故力F做功W等于整個線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q,即
W=Q
設(shè)線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為Qcd,根據(jù)Q =I2Rt有
解得Qcd=0.0575J
考點(diǎn):電磁感應(yīng) 歐姆定律焦耳定律共點(diǎn)力平衡 能量守恒
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
下圖是用直流發(fā)電機(jī)為保溫室中電熱器供電的電路圖,直流發(fā)電機(jī)的電動勢為250V,內(nèi)阻為0.50Ω,輸電線電阻R1=R2=1.0Ω。保溫室中裝有若干只完全相同的電熱器用來調(diào)節(jié)室溫,每只電熱器的額定電壓為200V,額定功率為1000W,其他電阻不計,也不考慮電熱器電阻隨溫度的變化。求:
(1)為使電熱器能正常工作,應(yīng)接入多少個電熱器;
(2)在電熱器正常工作狀態(tài)下,直流發(fā)電機(jī)對保溫室供熱的效率;
(3)保溫室內(nèi)的電熱器可能消耗的最大電功率。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(15分)如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37º,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源,F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω,金屬導(dǎo)軌的其它電阻不計,g取10m/s2。已知sin37º=0.60, cos37º=0.80,試求:
⑴通過導(dǎo)體棒的電流;
⑵導(dǎo)體棒受到的安培力大。
⑶導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
有一個直流電動機(jī),把它接入0.2V電壓的電路時,電機(jī)不轉(zhuǎn),測得流過電動機(jī)的電流是0.4A;若把電動機(jī)接入2.0V電壓的電路中,電動機(jī)正常工作,工作電流是1.0A。求電動機(jī)正常工作時的輸出功率多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)如圖所示,一電動機(jī)與一電阻R串聯(lián)接在電源上,電源電動勢E=20V,內(nèi)電阻r=1Ω,用理想電壓表測出電動機(jī)兩端的電壓為10V,已知電動機(jī)的內(nèi)阻RM=1Ω,電阻R=9Ω,試計算:
(1)電動機(jī)輸入功率;
(2)電動機(jī)輸出的機(jī)械功率;
(3)電源的總功率
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(9分) 如圖所示電路中,電池組的電動勢E = 42V,內(nèi)阻r = 2Ω,定值電阻R = 20Ω,D是電動機(jī),其線圈電阻R′ = 1Ω.電動機(jī)正常工作時,理想電壓表示數(shù)為20V.求:
(1)通過電動機(jī)的電流是多少? (3分)
(2)電動機(jī)消耗的電功率為多少?(3分)
(3)電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為多少?(3分)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長ab="cd=0.4" m,bc="ad=0.2" m,共50匝,線圈電阻r="1" Ω,線圈在B="0.2" T的勻強(qiáng)磁場中,繞垂直磁場方向的軸OO′以200 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,外接電阻R=7Ω,如圖所示。求:
(1)從圖示位置開始計時,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式;
(2)電壓表讀數(shù);
(3)電阻R上的電功率。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)某課外小組設(shè)計了一種測定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示,一個勁度系數(shù)k=120N/m,自然長度L0=1m的彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的。迎風(fēng)板面積S=0.5m2,工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向。電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連。迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動,且與金屬桿接觸良好。定值電阻R=1.0Ω,電源的電動勢E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω。閉合開關(guān),沒有風(fēng)吹時,彈簧處于原長,電壓表的示數(shù)U1=9.0V,某時刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=6.0V。(電壓表可看作理想表)求:
(1)金屬桿單位長度的電阻;
(2)此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力;
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗題
某同學(xué)用如圖所示的電路測量一個約為200的電阻R0的阻值.實(shí)驗室備有電源(電動勢為6.0V),電流表A(量程50mA).另有電壓表V1(量程5V)和電壓表V2(量程15V), 滑動變阻器R1(阻值0~10)和滑動變阻器R2(阻值0~1k),供選擇使用.
(1)電壓表應(yīng)選擇 (填“V1”或“V2”),滑動變阻器應(yīng)選擇 (填“R1”或“R2”).
(2)閉合電鍵,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù).經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),有一個接線柱沒接入電路中,則這個接線柱是 .
A.滑動變阻器左側(cè)電阻絲接線柱 B.電流表正接線柱
C.電壓表正接線柱 D.電鍵右側(cè)接線柱
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