如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,一个半径r =0.10m、匝数n=20的线圈套在永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示).在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B=0.20T,线圈的电阻为R1=0.50Ω,它的引出线接有R2=9.5Ω的小电珠L,外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正,忽略左右往复运动的转换时间)。求:
(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小;
(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小,并在图丁中画出感应电流随时间变化的图象,至少画出0~0.4s的图象(在图甲中取电流由C向上通过电珠L到D为正);
(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小;
(4)该发电机的输出功率P.
:(1)线圈产生的感应电动势E的大小为2V;
(2)线圈运动时产生的感应电流为0.2A,I-t图象如图所示;
(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小为0.5N;
(4)该发电机的输出功率为0.38W.
【解析】
试题分析:(1)根据图丙所示图象求出线圈的速度,然后根据公式E=BLv求出感应电动势;
(2)由欧姆定律求感应电流,由右手定值判断出感应电流方向,然后作出I-t图象;
(3)线圈做匀速直线运动,推力等于安培力,由平衡条件及安培力公式可以求出推力;
(4)由电功率公式P=I2R可以求出发电机的输出功率.
解:(1)从图可以看出,线圈往返的每次运动都是匀速直线运动,其速度为
线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势
(2)感应电流
根据右手定则可得,当线圈沿x正方向运动时,产生的感应电流在图(甲)中是由D向下经过电珠L流向C,于是可得到如答图所示的电流随时间变化的图象。
(3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动,所以每次运动过程中推力必须等于安培力.
(4)发电机的输出功率即灯的电功率
考点:感生电动势、动生电动势;电功、电功率;安培定则.
点评:本题涉及的问题较多,知识点较多,求感应电动势及安培力时,要注意导线长度为n匝线圈的长度.
科目:高中物理 来源: 题型:
S1 |
2T |
S1 |
2T |
S2-S1 |
2T2 |
S2-S1 |
2T2 |
1 |
m |
1 |
m |
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
小车加速度a/m?s-2 | 1.72 |
1.49 |
1.25 |
1.00 |
0.75 |
0.50 | ||
小车质量m/kg | 0.29 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.71 |
1.00 | ||
|
3.50 |
3.00 |
2.50 |
2.00 |
1.40 |
1.00 |
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科目:高中物理 来源: 题型:
1 |
m |
1 |
m |
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
小车加速度a/m?s-2 | 1.72 | 1.49 | 1.25 | 1.00 | 0.75 | 0.50 | ||
小车质量m/kg | 0.29 | 0.33 | 0.40 | 0.50 | 0.71 | 1.00 | ||
|
3.50 | 2.50 | 2.50 | 2.00 | 1.40 | 1.00 |
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科目:高中物理 来源:2013届四川省树德中学高三下学期三月月考物理试卷(带解析) 题型:实验题
I、(8分)如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器可直接测出绳中拉力,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放。气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计,由于遮光条的宽度很小,可认为遮光条通过光电门时速度不变。
(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d= mm.
(2)实验时,该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,将滑块从A位置由静止释放,测量遮光条到光电门的距离L,若要得到滑块的加速度,还需由数字计时器读出遮光条通过光电门B的 ;
(3)下列不必要的一项实验要求是( ) 。
A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使A位置与光电门间的距离适当大些
C.应将气垫导轨调节水平
D.应使细线与气垫导轨平行
(4)改变钩码质量,测出对应的力传感器的示数F,已知滑块总质量为M,用(2)问中已测物理量和已给物理量写出M和F间的关系表达式F= 。
II、(8分)实际电压表内阻并不是无限大,可等效为理想电压表与较大的电阻的并联。测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:
①待测电压表(量程3V,内阻约3kΩ待测)一只;②电流表(量程3A,内阻0.01Ω)一只;③电池组(电动势约为3V,内阻很小可忽略不计);④滑动变阻器一个;⑤变阻箱(可以读出电阻值,0-9999Ω)一个;⑥开关和导线若干。
某同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
(1)该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是 (填“甲”或“乙”)电路。
(2)用你选择的电路进行实验时,闭合电键S,改变阻值,记录需要直接测量的物理量:电压表的读数U和 (填上文字和符号);
(3)(单选题)选择下面坐标轴,作出相应的直线图线。( )
(A)U—I (B)U—1/I (C)1/U—R (D)U—R
(4)设直线图像的斜率为k、截距为b,请写出待测电压表内阻表达式Rv=
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科目:高中物理 来源:2013届江苏省扬州市高三上学期期中调研测试物理试卷(带解析) 题型:实验题
如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度。可由纸带求得。
(1)该同学对于该实验的认识,下列说法中正确的是
A.该实验应用了等效替代的思想方法
B.该实验应用了控制变量的思想方法
C.实验时必须先接通电源后释放小车
D.实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,其前提必须保证砂和砂桶总质量远远大于小车的质量
(2)如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点,其中计数点间还有若干个点未标出,设相邻两个计数点间的时间间隔为T.该同学用刻度尺测出AC间的距离为S1,BD间的距离为S2,则打B点时小车运动的速度= ,小车运动的加速度a= .
(3)某实验小组在实验时保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如表中所示.根据表中数据,在图丙坐标纸中作出F不变时a与
的图像.
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科目:高中物理 来源:2013-2014学年度徐州市高三第一学期期中考试物理试卷(解析版) 题型:实验题
(10分)如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度可由纸带求得。
⑴该同学对于该实验的认识,下列说法中正确的是 ;
A.该实验应用了等效替代的思想方法
B.该实验应用了控制变量的思想方法
C.实验时应先释放小车后接通电源
D.实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,其前提必须保证砂和砂桶总质量远远大于小车的质量
⑵如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点,其中计数点间还有若干个点未标出,设相邻两个计数点间的时间间隔为T。该同学用刻度尺测出AC间的距离为s1,BD间的距离s2,则打B点时小车运动的速度vB= ,小车运动的加速度a= ;
⑶某实验小组在实验时保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如表中所示.根据表中数据,在图丙坐标纸中作出F不变时a与
的图象。
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
小车加速度a/m·s-2 |
1.72 |
1.49 |
1.25 |
1.00 |
0.75 |
0.50 |
小车质量m/kg |
0.29 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.71 |
1.00 |
|
3.50 |
3.00 |
2.50 |
2.00 |
1.40 |
1.00 |
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