【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r=0.1 m、匝数n=100 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B=T,线圈的电阻为R1=0.5 Ω,它的引出线接有R2=9.5 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t=0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)t=0.1 s时外力F的大小。
【答案】(1)e=40sin 5πt(V) 38 V (2)6080J (3)160 N
【解析】
(1)由题图丙可得:vm=2 m/s,T=0.4 s
电动势最大值
Em=nBLvm=nB·2πr·vm=40V
线圈转动的角速度
ω==5πrad/s
电动势的瞬时值表达式:
e=40sin5πt(V)
电动势的有效值
E==V=40V
电流的有效值
I==A=4A
电压表的示数
U=IR2=4×9.5V=38V
(2)根据焦耳定律可得:
Q=I2R2t=42×9.5×40J=6 080J
(3)t=0.1 s时e=Em=40 V
电流强度
i=Im==A=4A
此时线圈的速度最大而加速度为零,则:
F=FA=nBIm·2πr=100××4×2π×0.1N=160N
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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2015年3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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【题目】2016年10月19日3时31分,神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功,航天员景海鹏、陈冬进入天宫二号。2016年10月23日早晨7点31分,天宫二号的伴随卫星从天宫二号上成功释放。在释放过程中,航天员景海鹏和陈冬利用手持摄像机从舱内拍摄到了伴随卫星从天宫二号下方百米之外掠过的视频。关于天宫二号下列说法正确的是( )
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,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R 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 1、R 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B到D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m2由C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A、B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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【题目】如图所示,是某次研究小球做平抛运动过程得到的频闪照片的一部分。已知背景正方形的边长为b,闪光时间间隔为T。求:(各问的答案均用b、T表示)
(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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【题目】如图所示,一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上,在图所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中,导体棒ab均静止,则下列判断错误的是
A.四种情况导体受到的安培力大小相等
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.C、D中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零
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