(14分)据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功。航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行,相对地面速度大约6.5×103m/s,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20km,电阻为800Ω的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的,磁感应强度为4×10-5 T,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可以产生约3A的感应电流,试求:
(1)金属悬绳中产生的感应电动势;
(2)悬绳两端的电压;
(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6.4×103 km)。
(12分)交流发电机转子是匝数n =100,边长L =20cm的正方形线圈,置于磁感应强度的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad/s)的角速度转动。当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时,已知线圈的电阻r =1Ω,外电路电阻R =99Ω。试求:
(1)电动势的最大值Em ;
(2)交变电流的有效值I;
(3)外电阻R上消耗的功率PR
(10分)如图所示,在同一水平面的两导轨ab,cd相互平行,并在竖直向上的磁场中,磁场的磁感应强度B为1.2T,一根质量为3.6kg、有效长度为2m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5A时,金属棒做匀速运动。
(1)金属棒受到的摩擦力多大?
(2)当金属棒中的电流增大到8A时,金属棒能获得的加速度多大?
(12分)测量电源的电动势E及内阻r(E约为3.0V,r约为1.5Ω)。
实验器材:量程3V的理想电压表,量程0.5 A的电流表(具有一定内阻),固定电阻R=4Ω(保护电阻),滑动变阻器R′,开关K,导线若干。
(1)在虚线框中画出实验电路原理图(图中的元件需要用题目中给出的符号或字母标出);
(2)实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则可以求出E=______,r=______(用I1、I2、U1、U2及R表示)。
(6分)螺旋测微器(千分尺)的可动刻度上的刻度为50等份,每一小格表示 mm,旋钮每旋转一周,测微螺杆就前进或后退 mm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm。
如图所示,是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明:充电时电压恰为限制电压,历时4 h充满。(假设充电前电池内已无电)该过程电池发热,则充电过程中转化成的电热功率为( )
A.0.735 W B.0.647 5 W C.0.007 29 W D.0.087 5 W