【題目】南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔,其原理示意如圖甲。浮桶*(輕密度絕緣材料制成)內(nèi)的磁體通過(guò)支柱固定在暗礁上,浮桶內(nèi)置線圈隨周期T=3s的波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng),且始終處于磁場(chǎng)中,該線圈與阻值R=15Ω的燈泡相連。如圖乙所示,浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成,其截面積S=0.2m2(圖乙中斜線陰影部分),其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體,與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì);匝數(shù)N=200的線圈所在處輻向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,線圈直徑D=0.4m,電阻r=1Ω。假設(shè)浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)可視為受迫振動(dòng),浮桶振動(dòng)的速度可表示為 ,取重力加速度g=10m/s2,π2≈10。

(1)圖甲中,當(dāng)浮桶上下運(yùn)動(dòng)通過(guò)平衡位置時(shí),判斷流過(guò)燈泡的電流 方向 (向左或向右),并計(jì)算此時(shí)的電流大。

(2)畫(huà)出電流i隨時(shí)間t的變化圖像,并求線圈在1小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱;

(3)已知浮桶與線圈總質(zhì)量為450kg,它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到安培力與其他力的共同作用,試求00.75s時(shí)間內(nèi),其他力的沖量。(本題線圈中產(chǎn)生的交變電流與同匝數(shù)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以周期T=3s勻速轉(zhuǎn)的產(chǎn)生的交變電流等效,如圖丙所示)。

【答案】(1)4A電流向左(2)28800J(3)(180π+16)Ns

【解析】試題分析:根據(jù)右手定則,可判斷通過(guò)小燈泡的電流方向,根據(jù)閉合電路歐姆定律得到it的表達(dá)式,即可畫(huà)出i隨時(shí)間t變化的圖象根據(jù)動(dòng)量定理即可求得其他力的沖量。

(1)根據(jù)右手定則,通過(guò)小燈泡的電流向左

當(dāng)線圈通過(guò)平衡位置時(shí),速度最大,切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大即:

其中:,解得:Emax=64V

根據(jù)閉合電路歐姆定律

(2)電流最時(shí)間的變化關(guān)系

i-t圖像如圖所示

電流的有效值為

電流產(chǎn)生的焦耳熱

(3)浮筒與線圈在安培力及其他力的共同沖量作用下,動(dòng)量發(fā)生改變

根據(jù)動(dòng)量定理

交變電流與同匝數(shù)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以T=3s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流等效,則有

四分之一周期內(nèi)哦通過(guò)的電量滿(mǎn)足

則:

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,半徑為r的金屬細(xì)圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為k>0,且為已知的常量)。

1)已知金屬環(huán)的電阻為R。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,求金屬環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流I;

2麥克斯韋電磁理論認(rèn)為:變化的磁場(chǎng)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng),這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同,稱(chēng)為感生電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)。圖甲所示的磁場(chǎng)會(huì)在空間產(chǎn)生如圖乙所示的圓形渦旋電場(chǎng),渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)線與金屬環(huán)是同心圓。金屬環(huán)中的自由電荷在渦旋電場(chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng),形成了感應(yīng)電流渦旋電場(chǎng)力F充當(dāng)非靜電力,其大小與渦旋電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的關(guān)系滿(mǎn)足如果移送電荷q時(shí)非靜電力所做的功為W,那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

圖甲 圖乙

a請(qǐng)推導(dǎo)證明:金屬環(huán)上某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為;

b經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為,金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞。在考慮大量自由電子的統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí),電子與金屬離子的碰撞結(jié)果可視為導(dǎo)體對(duì)電子有連續(xù)的阻力,其大小可表示為b>0,且為已知的常量)。已知自由電子的電荷量為e,金屬環(huán)中自由電子的總數(shù)為N。展開(kāi)你想象的翅膀,給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型,并在此基礎(chǔ)上,求出金屬環(huán)中的感應(yīng)電流I。

3)宏觀與微觀是相互聯(lián)系的。若該金屬單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n,請(qǐng)你在(1)和(2)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)該金屬的電阻率ρnb的關(guān)系式。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,傾角為30°的光滑絕緣直角斜面ABC,D是斜邊AB的中點(diǎn)。在C點(diǎn)固定一個(gè)帶電荷量為+Q的點(diǎn)電荷,一質(zhì)量為m,電荷量為-q的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,小球經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度為v,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為0,則(

A. 小球從AD的過(guò)程中靜電力做功為

B. 小球從AB的過(guò)程中電勢(shì)能先減小后增加

C. B點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)電勢(shì)高

D. AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱(chēng)為雙星定位系統(tǒng),具有導(dǎo)航、定位等功能。北斗系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星12均繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑均為r,某時(shí)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置,如圖所示。若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行,地球表面處的重力加速度為g,地球半徑為R,不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力。以下判斷中正確的是

A. 衛(wèi)星1的線速度可能大于7.9km/s

B. 這兩顆衛(wèi)星的向心加速度大小相等,均為

C. 如果使衛(wèi)星1加速,它就一定能追上衛(wèi)星2

D. 衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B的過(guò)程中萬(wàn)有引力做正功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】氫原子的部分能級(jí)如圖所示,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出不同頻率的光。已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子()

A. 從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高

B. 從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光

C. 用n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)

D. 頻率最小的光是由n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)產(chǎn)生的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=4×10-8CQ2=1×10-8C分別固定在x坐標(biāo)軸的x=0cmx=6cm的位置上。關(guān)于x軸上各點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(

A. x=4cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零

B. x=2cm處電勢(shì)低于x=3cm

C. x=3cm處電場(chǎng)強(qiáng)度大于x=5cm

D. 負(fù)電荷在x=7cm處的電勢(shì)能大于x=8cm

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】測(cè)量小燈泡安伏特性曲線實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)室配備了除圖1所示的實(shí)驗(yàn)器材外,還配備了導(dǎo)線和兩個(gè)多用電表。

(1)先用一個(gè)多用電表的歐姆擋測(cè)量小燈泡的阻值,下列說(shuō)法正確的是_______

A.每一次更換檔位,都需要重新機(jī)械調(diào)零

B.測(cè)量前應(yīng)檢查指針是否停在歐姆表的“∞”刻度線

C.為了測(cè)量更準(zhǔn)確,可以把小燈泡接在電池上再測(cè)量

D.測(cè)量時(shí),若發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)很小,應(yīng)換倍率更大的擋進(jìn)行測(cè)量

(2)為了測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線,將兩個(gè)多用電表分別切換至電壓檔和電流檔當(dāng)做電壓表和電流表接入電路,關(guān)于測(cè)量電路圖,下列連接方式正確的有______

A.B.C.D.

(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器記錄多組數(shù)值,繪制伏安特性曲線如圖2所示。已知小燈泡的額定電壓為3V,小燈泡的額定功率為________W;而此時(shí)的電阻跟多用電表測(cè)出的阻值相差較大,其原因是_____________

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】甲、乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組利用如圖(1)所示的電路進(jìn)行光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn),甲組同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選擇的光電管陰極材料為金屬銀,乙組同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選擇的光電管陰極材料為金屬鋅,兩個(gè)小組均換用不同頻率的入射光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),之后均以反向截止電壓Ue為縱坐標(biāo)、人射頻率ν為橫坐標(biāo)描點(diǎn)作圖,其中甲同學(xué)得到的圖線如圖(2)所示,下列說(shuō)法正確的是

A. 金屬銀的極限頻率為5.0×1014Hz

B. 金屬銀的極限頻率為2.0×1014Hz

C. 甲組同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,入射光頻率為10×1014Hz時(shí)的光電流一定比頻率為17.5×1014Hz時(shí)的光電流小

D. 甲、乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組所描繪的Ue圖象的斜率在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是相等的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,理想變壓器的原線圈與二極管一起接在的交流電源上,副線圈接有R=55Ω的電阻,原、副線圈匝數(shù)比為21。假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大,電流表為理想電表。則

A. 副線圈的輸出功率為110W

B. 原線圈的輸入功率為110W

C. 電流表的讀數(shù)為1A

D. 副線圈輸出的電流方向不變

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