题目内容

11.如图所示,MN、PQ是两条平行放置在水平面内的光滑金属导轨,导轨宽度为L导轨的右端接理想变压器的原线圈,变压器的副线圈与阻值为R的电阻组成闭合回路,变压器的原、副线圈匝数之比n1:n2=k.质量为m的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上,在水平外力作用下,从t=0时刻开始往复运动,其速度随时间变化的规律是v=vmsin($\frac{2π}{T}t$),已知垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度为B,导轨、导体棒、导线和线圈的电阻均不计,电流表为理想交流电表,导体棒始终在磁场中运动.则下列说法中正确的是(  )
A.导体棒两端的最大电压为BLvm
B.在t=$\frac{T}{4}$时刻,电流表的示数为$\frac{BL{v}_{m}}{{k}^{2}R}$
C.电阻R的电功率为$\frac{{B}^{2}{{L}^{2}v}_{m}^{2}}{{k}^{2}R}$
D.从t=0至t=$\frac{t}{4}$的时间内,水平外力所做的功为$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$+$\frac{{B}^{2}{L\;}^{2}{\;v}_{m}^{2}}{{8k}^{2}R}$,

分析 棒产生的是交流电,电流表显示的是有效值,根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,结合功率公式逐项分析即可.

解答 解:A、当速度最大时,导体棒两端的最大电压为BLVm,A正确;
B、$t=\frac{T}{4}$的时刻棒的速度为Vm,感应电动势E=BLVm,副线圈的电压为BL$\frac{{V}_{m}}{K}$,电流为BL$\frac{{V}_{m}}{\sqrt{2}KR}$,电流与匝数成反比,所以电流表的示数为$\frac{B{Lv}_{m}}{{\sqrt{2}k}^{2}R}$,B错误;
C、电阻R上消耗的功率为(BL$\frac{{V}_{m}}{\sqrt{2}KR}$)2R=$\frac{{B}^{2}L{\;}^{2}{\;v}_{m}^{2}}{{2k}^{2}R}$,C错误;
D、从t=0至$t=\frac{T}{4}$的时间内水平外力所做的功等于R产生的热量与动能之和,即W=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$+${I}^{2}R\frac{T}{4}$=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$+$\frac{{B}^{2}{L\;}^{2}{\;v}_{m}^{2}}{{8k}^{2}R}$,故D正确;
故选:AD.

点评 本题中导体棒做简谐运动,是产生正弦式交变电流的一种方式,要结合变压器的原理和功率等知识点进行分析.

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