题目内容

15.一台小型发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的規律如图甲所示.已知发电机线圈的内阻1.0Ω,外接一只电阻为19.0Ω的灯泡,如图乙所示.试求:
(1)与灯泡并联的电压表的示数;
(2)发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热.

分析 根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根据功率的公式可以求得功率的大小,从而可求得结论.

解答 解:(1)由图象可知,交流电的最大值为22$\sqrt{2}$V,则有效值为22V,电压表的示数为外电阻的电压,所以外电阻的电压为U=$\frac{E}{r+R}$•R=$\frac{22}{19+1}×19$V=20.9V,所以电压表的示数为20.9V;
(2)电路中的电流为I=$\frac{E}{r+R}$=$\frac{22}{19+1}$A=1.1,所以发电机线圈内阻消耗的功率为:P=I2r=(1.1)2×1W=1.21W
所以发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热Q=Pt=1.21J
答:(1)与灯泡并联的电压表的示数是20.9V;
(2)发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热是1.21J.

点评 解决本题的关键就是有电流的瞬时值表达式求得原线圈中电流的最大值,进而求得原线圈的电流的有效值的大小.

练习册系列答案
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6.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子.砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并记录砂桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的砂子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线
①a-F图象斜率的物理意义是$\frac{1}{M+m}$.
②你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理?
答:合理.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中,是否应该满足M?m这样的条件?
答:否 (填“是”或“否”);理由是因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力就等于mg.
(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内砂子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些砂子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的砂子总质量不变,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以$\frac{1}{M+m}$为横轴.

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