题目内容

如图13-35（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平均数垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成矩形的面积S=0.040 m2,小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图13-35（乙）所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化，求：

       

(甲)                           (乙)

图13-35

（1）线圈中产生感应电动势的最大值;

（2）小灯泡消耗的电功率;

（3）在磁感应强度变化的0—的时间内，通过小灯泡的电荷量.

（1）8.0 V  （2）2.88 W  （3）4.0×10-3 C


解析:

（1）因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10-2 s

所以线圈中感应电动势的最大值为Em=nBmSω==8.0 V.

（2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im==0.80 A

通过小灯泡电流的有效值为I=Im/=0.40 A

小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W.

（3）在磁感应强度变化的0—1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值E=

通过灯泡的平均电流

通过灯泡的电荷量Q==4.0×10-3 C．

练习册系列答案
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（2013?常州模拟）光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其 NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2．

（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M＞＞m，这样做的目的是
小车所受合外力大小等于（或约等于）mg
小车所受合外力大小等于（或约等于）mg
；
（2）为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量
两光电门之间的距离
两光电门之间的距离
，若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2x
t
2
1
t
2
2
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2x
t
2
1
t
2
2
；
（3）某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象．
组别 1 2 3 4 5 6 7
M/kg 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58
F/N 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
a/m?s-2 0.13 0.17 0.26 0.34 0.43 0.51 0.59
（4）由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是：
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
．
（1）选用量程为3V，内阻为2.0kΩ的电压表改装成量程为15V和300V的双量程电压表，应给该电压表
串
串
联分压电阻（填“串”或“并”）．请补充画完虚线框中改装后的双量程电压表电路图．选用的分压电阻的阻值为
8
8
kΩ 和
190
190
kΩ．若用改装好的电压表侧量电压时，表盘示数如图所示，则测得的电压为
13或260
13或260
V．
（2）现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围，最大允许电流为50mA．为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲的电路进行实验．图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；R0是定值电阻．（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：

A．10Ω，2.5W    B．50Ω，1.0W     C．150Ω，1.0W      D．1500Ω，5.0W
本实验应选用
C
C
，其作用是
保护电阻
保护电阻
．
（3）该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图线．则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示
回路电流
回路电流
．
（4）根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为
10
10
V，内电阻r为
4.75
4.75
Ω．
精英家教网如图所示的电路中，直径为D的圆环是用粗细均匀的电阻丝制成的，其阻值为R，图中A，B，…，H为圆环的等分点，A点固定，P为滑片，且滑片P能沿圆环滑动，并保持良好的接触，电源电动势为E，内阻不计．当闭合电键S后，滑片P沿圆环顺时针滑动时，图中各表的示数会发生变化．甲、乙两同学按此电路图，分别做实验，并记下当滑片P在某些位置时各电表的示数．
                         表一甲同学测得实验数据
滑片P的位置 位置B 位置C 位置D 位置E 位置F 位置x 位置A
电流表A的示数（A） 0.25 0.20 0.18 0.17 0.18 0.19
电压表V1的示数（V） 3.75 3.00 2.70 2.55 2.70 2.85
电压表V2的示数（V） 2.25 3.00 3.30 3.45 3.30 3.15
表二乙同学测得实验数据
滑片P的位置 位置B 位置C 位置D 位置E 位置F 位置G 位置x
电流表A的示数（A ） 0.24 0.17 0.13 0.11 0.09 0.08
电压表V1的示数（V） 3.60 2.55 1.95 1.65 1.35 1.20
电压表V2的示数（V） 2.40 3.45 4.05 4.35 4.65 4.80
根据上述实验数据，回答下列问题：
（1）根据表1中的实验数据，请通过计算，分析完成表1中“位置A”下的空格．
 

（2）根据表1、表2中的实验数据，请通过比较、分析来说明甲、乙两同学测得的实验数据不同的原因：
 
．
（3）根据（2）中的分析，请思考：当滑片P滑到G、A之间位置X时，则表2中“位置X”下的空格可能的数据（即各电表的示数）分别是
 

A．0.05A，0.75V，5.25V           B．0.07A，1.05V，4.95V
C．0.16A，2.40V，3.60V           D．0.25A，3.75V，2.25V．
（1）某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律．他们将拉力传感器一端与细绳相连，另一端固定在小车上，用拉力传感器及数据采集器记录小车受到的拉力F的大小；小车后面的打点计时器，通过拴在小车上的纸带，可测量小车匀加速运动的速度与加速度．图乙中的纸带上A、B、C为三个计数点，每两个计数点间还有打点计时器所打的4个点未画出，打点计时器使用的是50Hz交流电源．

①由图乙，AB两点间的距离为S1=3.27cm，AC两点间的距离为S2=
8.00
8.00
cm，小车此次运动经B点时的速度vB=
0.400
0.400
m/s，小车的加速度a=
1.46
1.46
m/s2；（保留三位有效数字）
②要验证牛顿第二定律，除了前面提及的器材及已测出的物理量外，实验中还要使用
天平
天平
来测量出
小车的总质量
小车的总质量
；
③由于小车受阻力f的作用，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力f的影响，以下采取的措施中必要的是
A
A

A、适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B、应使钩码总质量m远小于小车（加上传感器）的总质量M
C、定滑轮的轮轴要尽量光滑
（2）某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r，R为电阻箱．实验室提供的器材如下：电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ），电阻箱（阻值范围0～99.9Ω）；开关、导线若干．
①请根据图甲的电路图，在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路；
②实验时，改变并记录电阻箱R的阻值，记录对应电压表的示数U，得到如下表所示的若干组 R、U的数据．根据图丙所示，表中第4组对应的电阻值读数是
13.9
13.9
Ω；
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电阻R/Ω 60.5 35.2 20.0 9.9 5.8 4.3 3.5 2.9 2.5
电压U/V 2.58 2.43 2.22 2.00 1.78 1.40 1.18 1.05 0.93 0.85
③请推导
1
U
与
1
R
的函数关系式（用题中给的字母表示）
1
U
=
1
E
+
r
ER
1
U
=
1
E
+
r
ER
，根据实验数据绘出如图丁所示的
1
U
-
1
R
图线，由图线得出电池组的电动势E=
2.86
2.86
V，内电阻r=
5.86
5.86
Ω．（保留三位有效数字）

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