题目内容
【题目】如图甲所示,匝数n1:n2=1:2的理想变压器原线圈与水平放置的间距L=1m的光滑金属导轨相连,导轨电阻不计,处于竖直向下、磁感应强度为B=1T的匀强磁场中,副线圈接阻值R=2Ω的电阻,与导轨接触良好的电阻r=1Ω、质量m=0.02kg的导体棒在外力F的作用下运动,其速度随时间接图乙所示(正弦图线)规律变化,则( )
A. 电压表的示数为
V B. 电路中的电流方向每秒钟改变5次 C. 电阻R实际消耗的功率为0.125W D. 在
的时间内外力F做功0.48J
【答案】D
【解析】试题分析：导体棒的速度作正弦规律变化，产生正弦式交变电流，由
得到感应电动势瞬时表达式，求出感应电动势最大值，由
求解；根据变压器的规律求出副线圈两端电压的有效值，由欧姆定律求解电流的有效值，即可得到两个电表的读数，并分析电表读数与频率的关系．根据焦耳定律求解电阻R上产生的热量
从图中可知T=0.2s，故
， 
，故电源电动势为
，电动势的有效值为
，设原线圈的电压为U，副线圈的输出电压为
，原线圈的电流为I，副线圈的输出电流为
，则对原线圈构成的回路由闭合电路欧姆定律有
，由变压器的工作原理可知
，对副线圈构成的回路，由欧姆定律有
，由以上式子可解得U=1V，A错误；交变电流的频率为
，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变10次，B错误；电阻R两端电压
，副线圈电流
，原线圈电流
，所以电阻R实际消耗的功率
，C错误；在
时间内，电路产生的电热
，根据能量守恒得
，故
，D正确．
【题目】随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。
风力发电机 | 太阳能电池组件 | ||
最小启动风速 | 1.0 m/s | 太阳能电池 | 180W |
最小充电风速 | 3.0m/s | 太阳能转换效率 | 15% |
最大限制风速 | 12.0m/s | 蓄电池 | 400Ah-12V |
最大输出功率 | 400W | 大功率LED 路灯 | 80W-12V |
（1）若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
（2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时， 最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2 范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
（3）当风速为6.0m/s 时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h， 蓄电池的电量也只由20%充到了70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。
