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【题目】如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.1 m、匝数n100 的线圈,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)。线圈所在位置磁感应强度B的大小均为BT,线圈的电阻为R10.5 Ω,它的引出线接有R29.5 Ω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。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计),从t0时刻开始计时。

(1)写出线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式以及电压表中的示数;

(2)通电40 s小电珠L消耗的电能;

(3)t0.1 s时外力F的大小。

【答案】(1)e40sin 5πt(V) 38 V (2)6080J (3)160 N

【解析】

(1)由题图丙可得:vm2 m/sT0.4 s

电动势最大值

EmnBLvmnB·2πr·vm40V

线圈转动的角速度

ω5πrad/s

电动势的瞬时值表达式:

e40sin5πt(V)

电动势的有效值

EV40V

电流的有效值

IA4A

电压表的示数

UIR24×9.5V38V

(2)根据焦耳定律可得:

QI2R2t42×9.5×40J6 080J

(3)t0.1 seEm40 V

电流强度

iImA4A

此时线圈的速度最大而加速度为零,则:

FFAnBIm·2πr100××4×2π×0.1N160N

练习册系列答案
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【题目】美国宇航局的“信使”号水星探测器按计划将在20153月份陨落在水星表面。工程师找到了一种聪明的办法,能够使其寿命再延长一个月。这个办法就是通过向后释放推进系统中的高压氦气来提升轨道。如图所示,设释放氦气前,探测器在贴近水星表面的圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,释放氦气后探测器进入椭圆轨道Ⅱ上,忽略探测器在椭圆轨道上所受外界阻力。则下列说法正确的是(  )

A.探测器在轨道Ⅰ上A点运行速率小于在轨道Ⅱ上B点速率

B.探测器在轨道Ⅱ上某点的速率可能等于在轨道Ⅰ上速率

C.探测器在轨道Ⅱ上远离水星过程中,引力势能和动能都减少

D.探测器在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上A点加速度大小不同

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A.航天员在天宫二号中不受重力

B.伴随卫星的线速度小于天宫二号的线速度

C.伴随卫星的周期小于天宫二号的周期

D.已知天宫二号的周期、轨道半径,可计算天宫二号的质量

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【题目】如图,MN是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1R 2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电建S,小球静止时受到悬线偏离竖直方向的夹角为θ。调节R 1R 2,关于F的大小判断正确的是

A.保持R 1不变,缓慢增大R 2时,θ将变大

B.保持R 1不变,缓慢增大R 2时,θ将变小

C.保持R 2不变,缓慢增大R 1时,θ将变大

D.保持R 2不变,缓慢增大R 1时,θ将变小

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【题目】如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=0.4kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后做匀变速运动,由BD位移与时间的关系为x=6t-2t2,物块飞离桌面后恰好由P点沿切线进入圆轨道,g=10m/s2,不计空气阻力。求:

(1)BD间的距离;

(2)判断小物块m2能否沿圆轨道到达M点(要求写出判断过程);

(3)小物块m2C点释放运动到D过程中克服摩擦力做的功。

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【题目】在研究平抛运动时,为证明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。某同学设计了如图所示的实验装置:小球A沿轨道滑下,离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。发现位于同一高度的AB两球总是同时落地。该现象说明了A球在离开轨道后,竖直方向的分运动是自由落体运动:

下面列出了一些操作要求,你认为正确的是

A.通过调节轨道,使轨道末端水平

B.通过调节整个装置,使A球离开轨道末端时与B球从同一高度下落

C.每次在轨道上端释放小球A的位置必须在同一点

D.每次在轨道上端释放小球A,必须由静止释放

E.必须改变整个装置的高度H做同样的实验

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【题目】一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )

A.动能减小

B.电势能减小

C.动能和电势能之和减小

D.重力势能和电势能之和增加

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(1)当地的重力加速度g的大小g=_________

(2)小球通过C点瞬时速度vC的大小v=________

(3)小球从开始平抛到运动到A位置经历的时间tA=_________

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B.A中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零

C.B中导体棒ab可能是二力平衡

D.CD中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零

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