3.如图,用平行于斜面的推力使物体静止于倾角为θ的固定斜面上,下列表述正确的是
A.斜面对物体的摩擦力一定沿斜面向下
B.斜面对物体的摩擦力一定沿斜面向上
C.斜面对物体的摩擦力可能为零 //////////////////////
D.物体对斜面的压力可能为零
2.如图,将一正电荷沿电场线从点移到点,已知点电势比b点高.下列判断正确的是
A.电场线方向由指向
B.该电场一定是匀强电场
C.正电荷的电势能增加
D.电场力对正电荷做正功
一、单项选择题:本题共6小题,每小题3分,共18分,每小题的四个选项中只有一个符合题意,选对的得3分,选错或不选的得0分.
1.甲、乙两物体做直线运动的v–t图象如图,由图可知
A.甲的加速度为2m/s2 B.乙的速度为m/s
C.3s末两物体的速度都为2m/s D.3s末两物体相遇
17. (12分)如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,其磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中B0、B1和t1均为已知.在0~t1时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω逆时针(从上往下看)匀速转动.线框中电流逆时针方向为正方向(从左向右看)求:
(1)0~t1时间内通过电阻R的电流大小;
(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;
(3线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量.
解析:(1)0~t1时间内,线框中的感应电动势
E1=n=
根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流
I==
(2)线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω
感应电动势的有效值E=nB1L1L2ω
通过电阻R的电流的有效值I=
线框转动一周所需的时间t=
此过程中,电阻R产生的热量
Q=I2Rt=πRω()2
(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中,
平均感应电动势=n=
平均感应电流=
通过电阻R的电荷量q=Δt=
答案:(1) (2)πRω()2
(3)
16. (10分)[2013·江苏徐州期末]如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡.输入端交变电压u的图象如图乙所示.
(1)求图甲中电压表的读数.
(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数.
(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻R应调到的电阻值.
解析:(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=
27 V其有效值为U1==27 V
根据=代入数据可得U2=9 V即为电压表读数.
(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2
为使副线圈接入的灯泡最多,则I1取允许通过的最大电流的有效值为3 A
根据U1I1=U2I2代入数据可得I2=9 A
正常发光时每个灯泡中的电流为ID==1 A
所以允许接入的灯泡个数为n==9
(3)电阻两端电压为UR=U2-UD=3 V
电阻阻值为R== Ω
答案:(1)9 V (2)9 (3) Ω
15. (10分)如图所示为某校的演示实验装置,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 m2,线框电阻不计.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200 rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈连接一只“220 V,60 W”的灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,求:
(1)感应电动势的瞬时表达式(线圈从中性面开始计时);
(2)原副线圈的匝数比;
(3)变压器允许的最大输出功率.
解析:(1)感应电动势的最大值Em=nBSω
感应电动势的瞬时表达式为e=500sin200t(V)
(2)原线圈电压的有效值为U1==500 V
所以===
(3)由P入=P出,变压器允许的最大输出功率Pm=P入=U1Im=500×10 W=5×103 W
答案:(1)e=500sin200t(V) (2) (3)5×103 W
三、计算题
14. (10分)[2013·银川市期末]如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25 m,宽度bc=0.20 m,共有n=100匝,总电阻r=1.0 Ω,可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动.线圈处于磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V 1.8 W”的灯泡,当线圈以角速度ω匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W.(不计转动轴与电刷的摩擦,结果保留两位有效数字)
(1)求线圈转动的角速度ω;
(2)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为多少?
解析:(1)设小灯泡正常发光时的电流为I,则
I==0.60 A
设灯泡正常发光时的电阻为R,
R==5.0 Ω
根据闭合电路欧姆定律得:
E=I(R+r)=3.6 V
Em=E,Em=nBSω
解得ω==1.8 rad/s=2.5 rad/s
(2)发电机产生的电能为
Q=IEt,t=100T=100
解得Q=5.4×102 J.
答案:(1)2.5 rad/s (2)5.4×102 J
13. (6分)如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I=________.线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q=________.
解析:电动势的最大值Em=BSω,电动势的有效值E=,电流的有效值I==;q=Δt=Δt==.
答案:
12. (6分)一理想变压器,原副线圈匝数之比为n1∶n2=10∶1,当这个变压器正常工作时,输入功率和输出功率之比P1∶P2=________;当副线圈中交变电压为220 V、负载电阻为1000 Ω时,则原线圈中电流为________A,相当于不接变压器而在原电源输出端接入阻值为________的电阻.
解析:由理想变压器的功率关系知P1∶P2=1∶1,I2== A=0.22 A,由变压器电流关系=知I1=0.022 A,由电压关系=知U1=2200 V,由R=知R=1×105 Ω.
答案:1∶1 0.022 1×105 Ω
二、填空题
11. (6分)如图所示,a、b、c三种交变电流分别通过同一电阻,在0.8 s内,电阻产生的热量分别为Qa、Qb和Qc,则Qa∶Qb∶Qc=________.
解析:交变电流a的有效值为 A,交变电流b的有效值为2 A,交变电流c的有效值可依据有效值的定义求解,即Q=I2RT=0+22R+0+22R,解得有效值为 A,由Q=I2RT可求得Qa∶Qb∶Qc=1∶2∶1.
答案:1∶2∶1
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