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如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够发光。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化:如图乙所示,半径为L的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动,圆环上接有电阻均为r的三根导电辐条OP、OQ、OR,辐条互成120°角。在圆环内,圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场,在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷MN与一个LED灯(可看成二极管,发光时,电阻为r)。圆环及其它电阻不计,从辐条OP进入磁场开始计时。

(1)顺磁感线方向看,圆盘绕O1O2轴沿什么方向旋转,才能使LED灯发光?在不改变玩具结构的情况下,如何使LED灯发光时更亮?
(2)在辐条OP转过60°的过程中,求通过LED灯的电流;
(3)求圆环每旋转一周,LED灯消耗的电能。
(1)逆时针 增大角速度 (2) (3)

试题分析:(1)圆环转动过程,始终有一条导电辐条在切割磁感线,产生感应电动势,并通过M.N和二极管构成闭合回路。由于二极管的单向导电性,只有转轴为正极,即产生指向圆心的感应电流时二极管才发光,根据右手定则判断,圆盘逆时针旋转。
要使得LED灯发光时更亮,就要使感应电动势变大,即增大转速增大角速度
(2)导电辐条切割磁感线产生感应电动势
此时O点相当于电源正极,P点为电源负极,电源内阻为
电源外部为二个导体辐条和二极管并联,即外阻为
通过闭合回路的电流
带入即得
流过二极管电流为
(3)转动过程始终有一个导电辐条在切割磁感线,所以经过二极管的电流不变
转过一周所用时间
所以二极管消耗的电能
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

要求精确测量一个待测电阻器R1的阻值,其阻值约在40~50Ω之间,实验室准备的器材有:
电压表V(量程0~3V,内阻20kΩ);
电流表A1(量程0~10mA,内电阻约20Ω);
电流表A2(量程0~100mA,内电阻约4Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω,额定电流为1A);
滑动变阻器R2(最大阻值为300Ω,额定电流为0.1A);
直流电源E(电动势为3V,内电阻约为0.5Ω);
开关;若干导线.
实验要求电表读数从零开始变化,要多测出几组电流、电压值,以便画出电流与电压的关系图线;还要求滑动变阻器要便于调节.为了实验能正常进行,并减少测量误差:
(1)电流表应选用______;
(2)滑动变阻器应选用______;(以上均填实验器材的代号)
(3)请在图甲所示的方框内画出实验电路图,并在图乙中补画必要的连线,将器材连接成符合要求的实验电路.
(4)考虑电表内阻的影响,该电阻的测量值______真实值.(填大小、等于或小于)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

小明同学在测定金属丝电阻率的实验中,进行了如下操作,请你将相应的操作步骤补充完整.
(1)他首先用螺旋测微器测金属丝的直径,如图1所示,该金属丝的直径为______mm.
(2)他再用多用电表粗测金属丝的阻值,操作过程如下:
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔,选择开关旋至电阻挡“×10”挡位;
②将红、黑表笔短接,调节______旋钮(填图2中的“A”或“B”或“C”),使欧姆表指针对准电阻的______处(填“0刻线”或“∞刻线”);
③把红、黑表笔分别与金属丝的两端相接,此时多用电表的示数如图3所示;
④为了使金属丝的阻值读数能够再准确一些,小明将选择开关旋至电阻挡______挡位(填“×1”或“×1k”),重新进行______;
⑤重新测量得到的结果如图4所示,则金属丝的电阻为______Ω.
(3)他想用伏安法更精确地测量该金属丝的阻值,他用如图所示的装置进行测量,其中部分器材的规格为:电源E(两节干电池,3V),电流表(量程0.6A,内阻约1Ω),电压表(量程3V,内阻约10kΩ),滑动变阻器(阻值范围0~20Ω,额定电流1A).要求滑动变阻器采用限流式接法,为了减小实验误差,请你在图5中加两条导线将未连接完的电路连起来.

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一伏特计有电流表G与电阻R串联而成,如图所示,若在使用中发现此伏特计的读数总比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可能加以改进(   )
A.在R上串联一比R小得多的电阻
B.在R上串联一比R大得多的电阻
C.在R上并联一比R小得多的电阻
D.在R上并联一比R大得多的电阻

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如图所示电路中,电阻R1=8Ω。当电键K断开时,理想电压表V1的示数为5.7V,理想电流表的示数为0.75A,电源总功率是9W;当电键K闭合时,理想电压表V2的示数为4V。若电键断开和闭合时电源内阻损耗的电功率之比是9:16。求电源的电动势E和电阻R2、R3的阻值。

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A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40Ω
B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40Ω
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B.串联一个电阻
C.并联一个电阻
D.并联一个电阻

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