题目列表(包括答案和解析)
如图(a)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一平面内,与水平面的夹角q 为37°,两导轨间距L=0.3 m.导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻R=1.0 Ω.导轨上有一质量m=0.2 kg、电阻r=0.2 Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.利用沿斜面方向外力F拉金属杆ab,使之由静止开始运动,电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入计算机,获得电压U随时间t变化的关系如图(b)所示.g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)证明金属杆做匀加速直线运动,并计算加速度的大小;
(2)求第4 s末外力F的瞬时功率;
(3)如果外力从静止开始拉动杆4 s所做的功为4.2 J,求回路中电阻R上产生的焦耳热.
风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟,具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术.小型独立风力发电系统一般不并网发电,只能独立使用,单台装机容量通常不超过10 KW.它的构成为:风力发电机+充电器+数字逆变器.风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成.叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子是绕组切割磁感线产生电能.因风量不稳定,故小型风力发电机输出的是13-25 V变化的交流电,须经充电器整流再对蓄电池充电,使风力发电机的产生的电能变能化学能.最后经逆变处理后供给用户使用.某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验:将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(注:风力发电机与铜棒直接相连,连接导线末画出)如图所示.铜棒ab长为0.5 m,质量0.2 Kg,两端用轻铜线相连.整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2 T.当有风速4 m/s吹向风叶,铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时,铜棒处于受力平衡状态.
(1)此时铜棒中通过的电流大小与方向.
(2)如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能,发电系统的效率为50%(其他能量损失一概不计),已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24 V,问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?(g取10 m/s2,ρ空气=1.29 Kg/m3,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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