(12分) 图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中,有一矩形线图可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动,由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接,金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电阻形成闭合电路。图2是线圈的正视图,导线和分别用它们的横截面来表示。已知长度为, 长度为,线圈以恒定角速度逆时针转动。(共N匝线圈)
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,推导t时刻整个线圈中的感应电动势 表达式;
(2)线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时,如图3所示,写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式;
(3)若线圈电阻为r,求电阻R两端测得的电压,线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其它电阻均不计)
(10分)某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图中实线所示。
(1)若波向右传播。零时刻刚好传到B点,且再经过0.6s,P点也开始起振。
求:该列波的周期T;从t=0时刻起到P点第一次达到波谷的过程中,O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?
(2)若此列波的传播速度大小为20m/s,且波形由实线变为虚线需要经历0.575s时间,则该列波的传播方向如何?
(4分)通常情况下,电阻的阻值会随温度的变化而改变,利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计,从而用来测量较高的温度。如图所示,电流表量程为0~25mA,电源电动势为3V,内阻不计。R为滑动变阻器,电阻Rt作为温度计的测温传感器。当t≥0℃时,Rt的阻值随温度t的变化关系为Rt=20+0.5t(单位为Ω)。先把Rt放入0℃环境中,闭合电键S,调节滑动变阻器R,使电流表指针恰好满偏,然后把测温探头Rt放到某待测温度环境中,发现电流表的示数为15mA,该环境的温度为__________℃;当把测温探头Rt放到460℃温度环境中,电路消耗的电功率为__________W。
(6分)在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按右上图接线,当闭合S时观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按右下图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路.
(1)上图电路中串联定值电阻的主要作用是
(2)下图电路S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针将 (填:左偏、右偏或者不偏).
(3)下图电路S闭合后,线圈A放在B中不动时,在突然断开S时,指针将 (填:左偏、右偏或者不偏)
(4)下图电路S闭合后,线圈A放在B中不动时,在滑动变阻器滑片向左滑动过程中,指针将 (填:左偏、右偏或者不偏)
如图所示,导电物质为正电荷的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH。电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则( )
A.霍尔元件前表面的电势低于后表面
B.网IH与I成正比
C.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比
D.若电源的正负极对调,电压表指针将反偏
如图所示,某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节,原线圈两端的电压为一最大值不变的正弦交流电,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使 ( )
A.原线圈匝数增加 B.负载电阻的阻值增大
C.副线圈匝数增加 D.负载电阻的阻值减小