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    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：
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    （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．
    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．
    解答：精英家教网解：（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v=
    △x
    △t
    =
    0.08m
    0.1s
    =0.8m/s，
    线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势
    E=nBLv=nB（2πr）v=20×2×3.14×0.1×0.2×0.8=2（V）；
    （2）感应电流I=
    E
    R1+R2
    =
    2V
    9.5Ω+0.5Ω
    =0.2A，
    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的．
    电流随时间变化的图象如图所示．
    （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．
    F推=F安=nNIL=nBI（2πr）=20×0.2×2×3.14×0.1×0.2=0.5（N），
    （4）发电机的输出功率即灯的电功率：
    P=I2R2=（0.2）2×9.5=0.38（W）；
    答：（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．
    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．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    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
    BC
    BC

    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vB=
    S1
    2T
    S1
    2T
    ，小车运动的加速度a=
    S2-S1
    2T2
    S2-S1
    2T2
    ．
    （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
    1
    m
    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
    1
    m
    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
    1
    m
    /kg-1
    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：

    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
    （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vB=
     
    ，小车运动的加速度a=
     
    ．
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    （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
    1
    m
    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
    1
    m
    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
     
    1
    m
    /kg-1    		 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

    /kg－1

    3.50

    3.00

    2.50

    2.00

    1.40

    1.00

     

     

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