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如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端通过理想变压器接一只小灯泡,...

如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端通过理想变压器接一只小灯泡,原副线圈的匝数比n1n2=15,在线圈所在空间存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知导体线圈的匝数n=100匝,电阻r=1,所围成的矩形面积S=0.04m2,小灯泡的电阻R15,磁场的磁感应强度的变化率随时间按图乙所示的正弦规律变化,不计灯丝电阻随温度的变化,泡正常发光,求:

(1)小灯泡的电功率;

(2)10分钟的时间内导体线圈上所产生的热量。

 

(1)15W;(2)15000J。 【解析】 (1)设导体线圈上的电动势为e,由法拉第电磁感应定律得: 带入数据,解得: 导体线圈上电动势的有效值为 设流过灯泡的电流为,流过导体线圈的电流为,原线圈的电压为,由理想变压器规律得: 在原线圈回路中,由闭合电路欧姆定律得: 小灯泡的电功率为,联立以上数据,带入数据解得: ; (2)10分钟的时间内导体线圈上所产生的热量,代入数据解得: Q=15000J。  
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考点分析:
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半径为R的内壁绝缘光滑的半圆筒如图所示,圆筒的截面在竖直平面内,O为圆心,MN为圆筒的水平直径,空间存在竖直向下的匀强磁场,平行圆圆筒轴线方向在圆筒内放入一根长为L,质量为m的通电直导线,当通入的电流为I时,导线刚好静止,此时导线与圆心的连线与竖直方向的夹角为,已知重力加速度为gsin=0.6cos=0.8

(1)求磁场的磁感应强度的大小;

(2)现把导线拉到M位置后无初速度释放,保持导线中的电流大小和不变,求导线运动到最低点时对圆筒的压力大小

 

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某同学设计了如图所示的实验验证动量守恒定律。所用的器材有:

A.量筒,要求长度比较长,筒壁上有均匀刻度线

B.游标卡尺

C.天平

D.小球两个(橡胶材质的上浮小球,硬塑料材质的下沉小球)

E.细线,其质量可以忽略不计

F.记号笔

实验步骤如下:

选择合适大小的小球,使通过细线相连的两球体恰好悬浮在水中;

用天平称量两个小球的质量,上浮小球的质量为m1,下沉小球的质量为m2

用记号笔记录两个小球悬浮的位置;

剪断细线;

用记号笔记录某时刻两个小球的位置;

多次实验,分别计算出两个小球在相同时间内上浮和下沉的高度,记录在表格中

该同学按此方案进行实验后,测得的数据如下表所示,请回答问题

小球

质量

上浮和下沉的高度

第一次

第二次

第三次

第次

平均

上浮小球

m1=4.74g

46.20mm

46.22mm

46.20mm

46.18mm

下沉小球

m2=5.44g

40.26mm

40.24mm

40.26mm

40.26mm

 

(1)上浮小球4次上浮的平均高度,下沉小球4次下沉的平均高度_________mm(结到后两位);

(2)在实验误差允许的范围内,当所测物理量满足_________表达式时,即说明剪断细线后,两小球的动量守恒.

A        B        C

(3)下列关于本实验的一些说法,你认为正确的是_________

A.两个小球在水中运动的速度要适中,不能过快

B.上浮小球选用密度更小的小球,实验效果更好

C.剪断细线时对球的扰动大,但不会引起误差

D.选择合适大小的小球使得两球可以悬浮后,再把细线剪断,用镊子夹住两截断线,然后一起放入水中静止,松开镊子两球开始运动,这种改进更好

 

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霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,广泛应用于测量和自动控制等领域. 在电动自行车中有多处用了霍尔传感器,最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等。实验表明,铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子,但锌中的导电物质带的是正电。

(1)霍尔元件的原理图如图所示,若制作霍尔元件的材料使用的是锌,通入如图所示的电流后,N表面的电势_________M表面的电势(填“高于”、“低于”、“等于”);

(2)霍尔元件能够把磁学量_________转换为电学量_________(填物理量的名称)。

 

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如图甲所示,在光滑水平面上,有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd,在水外力的作用下,t=0时刻从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动穿过匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示(0-2s4s-6s部分为虚线,其余部分为实线),ab边刚进入磁场时的速度为v,则

A.磁场宽度为

B.进出磁场过程中流过线框的电荷量相等

C.进出磁场过程中线框中产生了相同的电热

D.线框穿过磁场过程中b点的电势高于a点的电势,且ba两点电势差Uab最大值为3BLv

 

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如图所示,半径为R的圆形区域中充满了垂直纸面向里的匀强磁场,O是圆形区域的圆心,MNPQ是夹角为θ=的两条直径ab两个带电粒子都从M点沿垂直于PQ的方向进入磁场区域,并分别从PQ两两点离开,不计粒子的重力,下列说法一定正确的是

A.a粒子带负电,b粒子带正电

B.b粒子在磁场中运动的时间是a粒子的2

C.若只改变b粒子进入磁场时的速度方向,不改变速度大小,则b粒子均以垂直于MN的方向射出磁场

D.若让a粒子从P点进入磁场,a粒子可能从M点离开磁场

 

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