11.交流發(fā)電機(jī)線圈有n匝,每匝線圈所圍面積為S,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,線圈內(nèi)電阻為r,外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°到達(dá)虛線位置過程中,求:
(1)通過R的電荷量q為多少?
(2)R上產(chǎn)生電熱Q為多少?
(3)外力做的功W為多少?

分析 (1)按照電流的定義I=$\frac{q}{t}$,計(jì)算電荷量q應(yīng)該用電流的平均值,不能用有效值、最大值或瞬時(shí)值.
(2)求電熱應(yīng)該用有效值,先求總電熱Q,再按照內(nèi)外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱QR.這里的電流必須要用有效值,不能用平均值、最大值或瞬時(shí)值.
(3)根據(jù)能量守恒,外力做功的過程是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的過程,電流通過電阻,又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即放出電熱.因此.一定要學(xué)會(huì)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來分析功和能.

解答 解:(1)按照電流的定義I=$\frac{q}{t}$,計(jì)算電荷量q應(yīng)該用電流的平均值:
即q=$\overline{I}$t=$\frac{nBS}{R+r}$,
(2)求電熱應(yīng)該用有效值,先求總電熱Q′,再按照內(nèi)外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱Q.
Q′=I2(R+r)t=$\frac{{(nBSω)}^{2}π}{2(R+r)2ω}$
R上產(chǎn)生電熱Q=$\frac{R}{R+r}$Q′=$\frac{π{ω(nBS)}^{2}R}{{4(R+r)}^{2}}$
(3)根據(jù)能量守恒,外力做功的過程是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的過程,電流通過電阻,又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即放出電熱.
因此W=Q′=$\frac{π{ω(nBS)}^{2}}{4(R+r)}$.
答:(1)通過R的電荷量q為$\frac{nBS}{R+r}$
(2)R上產(chǎn)生電熱Q為$\frac{{(nBSω)}^{2}π}{2(R+r)2ω}$
(3)外力做的功W為$\frac{π{ω(nBS)}^{2}}{4(R+r)}$.

點(diǎn)評(píng) 本題要求知道:計(jì)算電荷量q應(yīng)該用電流的平均值;求電熱應(yīng)該用有效值.同時(shí)一定要學(xué)會(huì)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來分析功和能.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

1.未來在一個(gè)未知星球上用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲,當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷,小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng).現(xiàn)對(duì)小球采用頻閃數(shù)碼照相機(jī)連續(xù)拍攝.在有坐標(biāo)紙的背景屏前,拍下了小球在做平拋運(yùn)動(dòng)過程中的多張照片,經(jīng)合成后,照片如圖乙所示.a(chǎn)、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置,已知照相機(jī)連續(xù)拍照的時(shí)間間隔是0.10s,照片大小如圖中坐標(biāo)所示,又知該照片的長(zhǎng)度與實(shí)際背景屏的長(zhǎng)度之比為1:4,則:

(1)由以上信息,可知a點(diǎn)是(選填“是”或“不是”)小球的拋出點(diǎn);
(2)由以上及圖信息,可以推算出該星球表面的重力加速度為8m/s2;
(3)由以上及圖信息可以算出小球平拋的初速度是0.8m/s;
(4)由以上及圖信息可以算出小球在b點(diǎn)時(shí)的速度是1.13m/s.(此空取3位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.某小型發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出交流電壓為500V,輸出電功率為50kW,如果用電阻為3Ω的輸電線向遠(yuǎn)處用戶送電,要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一個(gè)升壓變壓器,到達(dá)用戶前再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用,不考慮變壓器的能量損失,這兩個(gè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少?

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19.在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速v=200m/s,已知t=0時(shí),波剛好傳播到x=40m處,如圖所示.在x=400m處有一接收器(圖中未畫出),則下列說法正確的是( 。
A.波源開始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸正方向
B.從t=0開始經(jīng)0.15s,x=40m的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為0.6m
C.接收器在t=2s時(shí)才能接收到此波
D.當(dāng)波剛剛傳到接收器時(shí),x=20m的質(zhì)點(diǎn)速度剛好為0

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6.游樂園的小型“摩天輪”上對(duì)稱站著質(zhì)量均為m的8位同學(xué),如圖所示,“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),若某時(shí)刻轉(zhuǎn)到頂點(diǎn)a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運(yùn)動(dòng),并立即通知下面的同學(xué)接住,結(jié)果重物掉落時(shí)正處在c處(如圖)的乙同學(xué)恰好在第一次到達(dá)最低點(diǎn)b處接到,己知“摩天輪”半徑為R,重力加速度為g,(不計(jì)人和吊籃的大小及重物的質(zhì)量),問:
(1)接住前重物下落運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
(2)人和吊籃隨“摩天輪”運(yùn)動(dòng)的線速度大小v;
(3)乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對(duì)地板的壓力FN的大小及方向.

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(。┰摬AТu的折射率;
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8.如圖所示,靜止的氣缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體,水平輕桿一端固定在墻壁上,另一端與氣缸內(nèi)的活塞固定相連.已知大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa,氣缸的質(zhì)量為50kg,活塞質(zhì)量不計(jì),其橫截面積為0.01m2,氣缸與地面間的最大靜摩擦力為氣缸重力的0.4倍,活塞與氣缸之間的摩擦可忽略.開始時(shí)被封閉的氣體壓強(qiáng)為1.0×105Pa、溫度為27℃,氣缸靜止.求:改變被封閉氣體的溫度最大在什么范圍內(nèi)可保證氣缸靜止不動(dòng).

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9.如圖所示,在傾角為θ=30°的斜面上,鋪有兩條光滑的足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌ac、bd,兩導(dǎo)軌間的距離為l=0.1m,兩導(dǎo)軌的底端a和b間接有電阻R=0.06Ω,在兩導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放有一根質(zhì)量為m=5×10-3kg、電阻為r=0.02Ω、長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.12m的金屬桿cd,整個(gè)裝置沿虛線OO′的下面部分,處在垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)將金屬桿cd由靜止釋放,當(dāng)下滑x=10m剛好經(jīng)過虛線OO′進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí),金屬桿cd就開始勻速下滑,通過電阻R中的感應(yīng)電流的方向是從a→b,不計(jì)導(dǎo)軌間的電阻和所受的摩擦,重力加速度為g=10m/s2.求:
(1)金屬桿cd達(dá)到的最大速度vm
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向.

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