【题目】如图所示,MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨,导轨的右端接理想变压器的原线圈,变压器的副线圈与电阻R=20Ω组成闭合回路,变压器的原副线圈匝数之比n1∶n2=1∶10,导轨宽L=5m.质量m=2kg、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上,在水平外力F作用下,从t=0时刻开始在图示的两虚线范围内做简谐运动,其速度随时间变化的规律是v=2sin20πt(m/s)。垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B=4T。导轨、导线和线圈电阻不计。求:
(1)在ab棒中产生的电动势的表达式,ab棒中产生的是什么电流?
(2)电阻R上的热功率P;
(3)从t=0到t1=0.025s的时间内,通过外力F做功需要外界提供给该装置的能量E
【答案】(1) e=BLv=40sin 20πt(V) ,正弦交流电 (2)4×103 W (3)104 J
【解析】
(1)ab棒的电动势为
e=BLv=40sin20πt(V)
故ab棒中产生的是正弦交流电;
(2)设原线圈上电压的有效值为U1,则
U1=V=20V
设副线圈上电压的有效值为U2,则
解得
U2=200V
P==4×103W
(3)该正弦交流电的周期
T=s=0.1s
从t=0到t1=0.025 s,经历了四分之一个周期,在这段时间内电阻R上产生的热量Q为
Q=t1=100J
在t1=0.025 s时刻,ab棒的速度为v′,则
v′=2sin20πt1=2m/s
所以
E=Q+mv′2=104J
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【题目】如图甲所示的电路中,S为单刀双掷开关,电表为理想电表,Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电.则( )
A.变压器原线圈中交流电压u的表达式
B.S接在a端,Rt温度升高时,变压器的输入功率变小
C.S接在a端,Rt温度升高时,电压表和电流表的示数均变大
D.S由a切换到b,Rt消耗的功率变大
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【题目】一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ,当供电电压等于24 V时能正常工作,否则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置,要求它在有光照时能产生臭氧,在黑暗时不产生臭氧,拟用一个光敏电阻R1对它进行控制,R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为1 000 Ω、允许通过的最大电流为3 mA;电源E的电压为36 V、内阻不计;另有一个滑动变阻器R2,阻值为0~100 Ω、允许通过的最大电流为0.4 A;一个开关S和导线若干。臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示。设计一个满足上述要求的电路图,图中各元件要标上字母代号,其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在方框内)。
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【题目】某些固体材料受到外力后除了产生形变,其电阻率也要发生变化,这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:
A.电源E(电动势3 V,内阻约为1 Ω)
B.电流表A1(0~0.6 A,内阻r1=5 Ω)
C.电流表A2(0~0.6 A,内阻r2≈1 Ω)
D.开关S,定值电阻R0=5 Ω
(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值,请完成虚线框内电路图的设计______.
(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1的读数为I1,A2的读数为I2,得Rx=________.(用字母表示)
(3)改变力的大小,得到不同的Rx值,然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的Rx值.最后绘成的图象如图所示,除观察到电阻Rx的阻值随压力F的增大而均匀减小外,还可以得到的结论是________________________.当F竖直向下时,可得Fx与所受压力F的数值关系是Rx=________.
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【题目】如图所示,一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然后再从磁场中穿出.已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h,那么下列说法中正确的是( )
A. 线框只在进入和穿出磁场的过程中,才有感应电流产生
B. 线框从进入到穿出磁场的整个过程中,都有感应电流产生
C. 线框在进入和穿出磁场的过程中,都是机械能转变成电能
D. 整个线框都在磁场中运动时,有机械能转变成内能
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【题目】如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置,两导体棒与导轨间动摩擦因数均为μ,当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平导轨向右匀速运动时,释放导体棒ab,它在竖直导轨上匀加速下滑.某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去,经过一段时间,导体棒cd静止,此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计,已知重力加速度为g),则下列判断错误的是( )
A.导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流I=
B.导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小a=g﹣
C.导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为s=
D.导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Q=
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【题目】传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件.如图所示,乙、丙是两种常见的电容式传感器,现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏),下列实验现象中正确的是( )
A. 当乙传感器接入电路实验时,若F变小,则电流表指针向右偏转
B. 当乙传感器接入电路实验时,若F变大,则电流表指针向右偏转
C. 当丙传感器接入电路实验时,若导电溶液深度h变大,则电流表指针向左偏转
D. 当丙传感器接入电路实验时,若导电溶液深度h变小,则电流表指针向左偏转
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【题目】如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象(其中OA、BC、DE相互平行)。已知金属线框的边长为L(L小于磁场上下边界宽度)、质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均为已知量.(下落过程中bc边始终水平)根据题中所给条件,以下说法正确的是( )
A.可以求出磁场上下边界的宽度
B.若磁场上下边界宽度为S,则从bc边进入磁场到ad边离开磁场的过程中,线框产生的焦耳热为mgS
C.v1的大小为
D.线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经框横截面的电荷量多
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【题目】在频率为f的交变电路中,如图所示,把开关S依次分别接通R、C、L支路,这时通 过各支路的电流的有效值相等.若将交变电流的频率提高到2f,维持其他条件不变,则下列几种说法中,正确的是( )
A.通过R的电流有效值不变
B.通过C的电流有效值变大
C.通过L的电流有效值变小
D.通过R、C、L的电流有效值都不变
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