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如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d="40" cm。电源电动势E=24V,内电阻r="1" Ω,电阻R="15" Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0="4" m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。那么,

(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板.
(2)此时,电源的输出功率是多大.(取g="10" m/s2)

(1) 8Ω    (2)23W

解析试题分析:(1)小球进入板间后,受重力和电场力作用,且到A板时速度为零。
设两板间电压为UAB
由动能定理得           -mgd-qUAB=0-           (4分)
∴滑动变阻器两端电压          U=UAB="8" V   
设通过滑动变阻器电流为I,由欧姆定律得
I=   (或   )  (2分)
滑动变阻器接入电路的电阻         (1+1=2分)
(2)电源的输出功率            P=I2(R+R)="23" W      (2+2=4分)
考点:动能定理 电功率

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

如图所示,在光滑水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个边长为a,质量为m,电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向,以速度v从图示位置向右运动,当线框中心线AB运动到与PQ重合时,线框的速度为,此时线框中的电功率为________,此过程回路产生的焦耳热为________。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(9分)图为一个小型交流发电机的原理图,其矩形线圈abcd的面积为S,共有n匝,线圈总电阻为r,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动;线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动。(不计转动轴及滑环与电刷的摩擦)求:

(1)推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式Em=nBSω;
(2)求线圈匀速转动过程中电压表的示数;
(3)求线圈匀速转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分)如图所示,一U形金属框的可动边AC长0.1m,匀强磁场的磁感强度为0.5T,AC以8 m/s的速度水平向右移动,电阻R为5 Ω,(其它电阻均不计).(1)计算感应电动势的大小;(2)求出电阻R中的电流有多大? 

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分)如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为10cm和20cm,内阻为5Ω,在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动,线圈和外部20 Ω的电阻R相接。求:

(1)S断开时,电压表示数;
(2)电键S合上时,电压表和电流表示数。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分)图甲所示,水平放置的线圈匝数n=200匝(图中只画2匝示意),直径d1=40 cm,电阻r=2 Ω,线圈与阻值R=6 Ω的电阻相连.在线圈的中心有一个直径d2=20 cm的圆形有界匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向.试求:
(1) 电压表的示数;
(2) 若撤去原磁场,在图中直的虚线的右侧空间加磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场,方向垂直纸面向里,试证明将线圈向左拉出磁场的过程中,通过电阻R上的电荷量为定值,并求出其值.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(8分)太阳能电池是由许多个太阳能电池板组成的电池组,每个太阳能电池板相当于一个电池,可根据需要将几个太阳能电池板串联使用。已知:串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和;串联电池组的内阻等于各个电池的内阻之和。某一种太阳能电池板的开路电压是600mV,短路电流是150mA。问:
(1)要用这种太阳能电池板向某个用电器供电,该用电器相当于功率为100mW、阻值为40Ω的电阻,要使这个用电器能够正常工作,至少要用几个太阳能电池板串联起来向它供电?
(2)如果太阳能电池将太阳能转换成电能的效率是60%,这个太阳能电池组工作时,照到它的集光板上的太阳能的功率至少是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

电路如图所示,电源电动势E=28 V,内阻r=2 Ω,电阻R1=12 Ω,R2=R4=4 Ω,R3=8 Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0 pF,虚线到两极板距离相等,极板长l=0.20 m,两极板的间距d=1.0×10-2 m。

(1)若开始时开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4的总电量为多少?
(2)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?(要求写出计算和分析过程,g取10m/s2)

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,电源的电动势为50V,电源内阻为1.0,定值电阻R=14,M为直流电动机,电枢电阻R′=2.0,电动机正常运转时,电压表读数为35V,求在100s时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少?
 

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