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如图甲所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为L=...

如图甲所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为L4m、总电阻为R1Ω.在直角坐标系xOy中,有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合,上边界满足曲线方程,磁感应强度大小B2T.线框在沿x轴正方向的拉力F作用下,以速度v1m/s水平向右做匀速直线运动,直到拉出磁场。

1求线框中AD两端的最大电压;

2在图乙中画出运动过程中线框图象,并估算磁场区域的面积(估算结果保留2位有效数字);

3求线框在穿越整个磁场的过程中,拉力F所做的功。

 

(1)3V(2);3.8m2(3) 【解析】试题分析:(1) 当导线框运动到磁场中心线时,有两种情况,一是BC边,二是AD边,当AD边运动到磁场中心时,AD边上的电压最大. (1分) Em=BLv=4 V (2分) Im==4 A (1分) Um=Im×R=3 V (2分) (2) BC边切割磁场的时间为t1=3 s (1分) 此后,经t2时间,线框中无感应电流 t2=1 s (1分) AD边切割时间t3=t1=3 s 在整个切割过程中,it图象如图所示. (3分) 在图象中,图象与t轴所围区域共有小方格约152个 (一格0.05C) 故t1时间内通过线框某一截面的电量Q=Nq=7.6 C(7-8.3都可以) (2分) 又Q=t1= (2分) S==3.8 (3.5-4.2都可以)m2 (1分) (3) 在t1和t3时间内,通过线框的电流按正弦规定变化 I=Im=2A (3分) W=I2R(t1+t3)=48 J (3分)
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考点分析:
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如图(甲)所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用R=4Ω的电阻连接,一质量m=1kg的导体杆与两轨道垂直,静止放在轨道上,轨道的电阻可忽略不计.整个装置处于磁感应强度B=4T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上,现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图(乙)所示,当拉力达到最大时,导体杆开始做匀速运动,当位移s=2.5m时撤去拉力,导体杆又滑行了一段距离后停止.已知在拉力F作用过程中,通过电阻R上电量q1.25C.在滑行的过程中电阻R上产生的焦耳热为.求:

1)导体杆运动过程中的最大速度

2)拉力F的最大值

3)拉力F作用过程中,电阻R上产生的焦耳热.

 

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如图所示,匀强磁场的磁感应强度B0.5T,边长L10cm的正方形线圈abcd100匝,线圈电阻r,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω2πrad/s,外电路电阻R4Ω.求:

1转动过程中感应电动势的最大值.

2由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势.

3由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势.

4交变电压表的示数.

5线圈转动一周外力做的功.

 

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风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:

1在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比?

2画出此输电线路的示意图(需标注相关物理量)。

3用户得到的电功率是多少?

 

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为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率. 实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”,电源为12V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω

1)准备使用的实物电路如图1所示. 请将滑动变阻器接入电路的正确位置.(用笔画线代替导线)   

2)现有10Ω20Ω50Ω的定值电阻,电路中的电阻R1 应选________Ω的定值电阻.   

3)测量结束后,应先断开开关,拆除________两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材.   

4)小明处理数据后将PU2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图2所示. 请指出图象中不恰当的地方.

 

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如图所示,是研究电磁感应现象的实验装置.

(1)将图中所缺导线补充完整.

(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将原线圈迅速插入副线圈中,电流计指针将偏________(”)

(3)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,电流计指针将偏________(”)

 

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