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如图甲所示, 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距...

如图甲所示, 光滑且足够长的平行金属导轨MNPQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30m。导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻R=0.40Ω。导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始运动,利用电压传感器测得R两端的电压U随时间t变化的关系如图乙所示。

(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1s末外力F的瞬时功率;

(3)如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功W=0.35J,求金属杆上产生的焦耳热。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)(2)P=F2v2=0.35W(3) Qr=5.0×10-2J 【解析】(1)设路端电压为U,金属杆的运动速度为v,则感应电动势E = BLv, 通过电阻R的电流 电阻R两端的电压U=  由图乙可得  U=kt,k=0.10V/s 解得, 因为速度与时间成正比,所以金属杆做匀加速运动,加速度。 (用其他方法证明也可以) (2)在2s末,速度v2=at=2.0m/s,电动势E=BLv2, 通过金属杆的电流 金属杆受安培力  解得:F安=7.5×10-2N 设2s末外力大小为F2,由牛顿第二定律,   , 解得:F2=1.75×10-2N            故2s末时F的瞬时功率 P=F2v2=0.35W (3) 设回路产生的焦耳热为Q,由能量守恒定律,W =Q+ 解得:Q=0.15J                           电阻R与金属杆的电阻r串联,产生焦耳热与电阻成正比 所以, , 运用合比定理,,而 故在金属杆上产生的焦耳热     解得:Qr=5.0×10-2J
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某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V,输出电功率为100 kW,如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电,这时用户获得的电压和电功率是多少?假如,要求输电线上损失的电功率是输送功率的1.2%,则发电站要安装一个升压变压器,到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用,不考虑变压器的能量损失,这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少

说明: 6ec8aac122bd4f6e

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一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcdN匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.   

说明: 6ec8aac122bd4f6e                                          

(1)线圈平面与磁感线夹角为30°时的感应电动势为多大?

(2)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机做多少功?

(3)从图示位置开始,线圈转过30°的过程中通过R的电荷量是多少?

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某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n,n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V的用电器正常工作,则          (      )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.说明: 6ec8aac122bd4f6e    

B.说明: 6ec8aac122bd4f6e

C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

 

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如图所示,L1、L2是高压输电线,图中两电表示数分别是220V和10A,已知甲图中原 副线圈匝数比为 100:1,乙图中原副线圈匝数比为1:10,则         (      )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.甲图中的电表是电压表,输电电压为22000 V

B.甲图是电流互感器.输电电流是100 A

 C.乙图中的电表是电压表,输电电压为22000 V

 D.乙图是电流互感器,输电电流是100 A

 

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如图,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为U,额定功率为P,变压器为理想变压器,现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比n1:n2为,电源电压U1为     (      )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.1:2  2U            B.1:2  4 U        

C.2:1  4 U           D.2:1  2 U

 

 

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