17.(8分) 图17(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100,线圈的电阻r=10 W,经集流环与电阻R连接,电阻R=90 Ω,与R并联的交流电压表为理想电表。 在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量F随时间t按图17(乙)所示正弦规律变化。 求:
(1)线圈从如图所示位置转过时间t=T/6(T为周期)时电动势的瞬时值;
(2)电阻R上消耗的电功率。
16.(8分)如图16所示,正方形导线框abcd的质量为m、边长为l,导线框的总电阻为R。导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落,下落过程中,导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内,cd边保持水平。磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,磁场上、下两个界面水平距离为2l。已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。重力加速度为g。求:
(1)释放线框时cd边距磁场上边界的高度。
(2)cd边刚要离开磁场下边界时线框的动能。
(3)线框cd边刚刚离开磁场下边界时线框的加速度。
15. (7分)如图15所示,边长L=0.20m的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成,正方形导线框每边的电阻R0=1.0Ω,金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等,金属棒MN的电阻r=0.20Ω。导线框放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.50T,方向垂直导线框所在平面向里。金属棒MN与导线框接触良好,且与导线框对角线BD垂直放置在导线框上,金属棒的中点始终在BD连线上。若金属棒以v=4.0m/s的速度向右匀速运动。求(计算结果保留两位有效数字):
(1)金属棒从B点开始计时,金属棒产生的电动势大小随运动时间的表达式;
(2)金属棒MN上通过的最大电流大小和方向。
14.(7分)如图14所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源,另一端接有电阻R=5.0Ω。现把一个质量为m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,与金属导轨接触的两点间的导体棒的电阻R0=5.0Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2。已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力。
13.测量额定电压为2.5V的小灯泡在额定电压下实际功率和电阻值,备有下列器材:
待测小灯泡:额定电压2.5V,额定电流约为0.3A;
电压表:0-3-15V,0-3V内电阻内阻3kΩ,0-15V内电阻15kΩ;
电流表:0-0.6-3A,0-0.6A内电阻0.13Ω,0-3A内电阻0.025Ω;
电池组:电动势约3V,内电阻不详;
滑动变阻器:40Ω,1A;
电键,导线若干。
(1)请在虚线框中画出合理的实验电路图.
(2)根据本实验的需要,电压表应当选用________________量程,电流表应当选用____________________量程。
(3)根据电路图,用笔画线代替导线,将图13中的器件连接成完整实验电路。
(4)当电压表示数为2.50V时,电流表示数如图所示,则这个小灯泡在额定电压下的实际功率为_________________W,灯丝电阻为_______________Ω。
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12.(4分)图12是“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验示意图,电极A接电源负极,电极B接电源正极,a、b、c、d、e是五个基准点。当电流从“+”接线柱流入电流表时,指针向“+”接线柱一侧偏转;当电流从“-”接线柱流入电流表时,指针向“-”接线柱一侧偏转。在实验时,探针Ⅰ接触基准点d,另一探针Ⅱ接触探测点p(pd连线与dB连线的夹角小于90º)时,灵敏电流计指针向“-”接线柱一侧偏转,为尽快探测到与d点等电势的点,探针Ⅱ应由p点( )
A. 向上移动 B. 向下移动
C. 向左移动 D. 向右移动
11.(4分)如图11所示装置是研究电磁感应现象中感应电流的方向与引起感应电流的磁场变化关系的实验示意图,磁铁的上端是N极。已知电流从 “+”接线柱流入电流表时,电流表指针向右偏转,电流从 “-”接线柱流入电流表时,电流表指针向左偏转。当磁铁向下插入线圈时,电流表指针向 偏转(填“左”或“右”)。
10. 矩形导线框abcd放在匀强磁场中,在外力控制下处于静止状态,如图9(甲)所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图9(乙)所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直导线框平面向里,在0~4s时间内,导线框ad边电流随时间变化的图象(规定顺时针方向为电流正方向)可能是图10中的( )
9.如图8所示,水平正对放置的带电平行金属板间的匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里,一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止释放,经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做匀速直线运动。现在使小球从稍低些的b点由静止释放,经过轨道端点P进入两板之间的场区。关于小球和小球现在运动的情况以下判断中正确的是( )
A. 小球可能带负电
B. 小球在电、磁场中运动的过程动能增大
C. 小球在电、磁场中运动的过程电势能增大
D. 小球在电、磁场中运动的过程机械能与电势能总量不变
8.如图7所示电路中,电源内阻不能忽略,两个电压表均为理想电表。已知R1=10W,r=2W,滑动变阻器R2的最大阻值为20W。当滑动变阻器R2的滑动触头P移动时,下列判断正确的是( )
A. P从b端向a端移动过程中,R1消耗的功率先增大后减小
B. P从a端向b端移动过程中,R1消耗的功率先减小后增大
C. P从b端向a端移动过程中,R2消耗的功率先增大后减小
D. P从a端向b端移动过程中,R2消耗的功率先增大后减小
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