题目内容

10．如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e=220$\sqrt{2}$sin100πtV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为10：1，灯泡的电阻RL=10Ω（不考虑电阻的变化），C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是（　　）
A．线圈从t=0时刻到转过180°的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为零
B．交流电压表的示数为22$\sqrt{2}$V
C．闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳
D．热灯泡的功率小于48.4W

分析 线圈从t=0时刻到转过180°的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为2BS．根据理想变压器电压与匝数成正比，求电压表的示数．根据电容器的特性分析R是否产生焦耳热．由变压器的输入功率和输出功率相等，灯泡的功率．

解答 解：A、由图可知，线圈从t=0时刻到转过180°的过程中通过矩形线圈的磁通量变化量为2BS，不是零，故A错误．
B、由瞬时值表达式知原线圈电压有效值为 U1=220V，根据理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比，则得副线圈两端的电压，即交流电压表的示数为 U2=22V，故B错误．
C、闭合开关S后，交流电能够通过电容器，电阻R上产生焦耳热，故C错误．
D、若没有线圈，则灯泡的功率为：P=$\frac{{U}_{2}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{2{2}^{2}}{10}$=48.4W，由于线圈对交流电有阻碍作用，灯泡的电压小于U2，则灯泡的功率小于48.4W，故D正确．
故选：D

点评 解决本题的关键是掌握理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，知道电感线圈和电容器在交流电中的作用．

练习册系列答案
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15．如图所示，两根相同的金属棒P、Q静止放在宽为L1=0.4m的水平金属导轨上且与导轨垂直，已知两金属棒相距L2=0.5m，质量均为m=0.8kg，电阻均为R=0.8Ω，运动过程中与导轨接触良好，金属棒P、Q与导轨之间的动摩擦均为μ=0.5，认为金属棒受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2．
（1）如图甲所示，若导轨间存在着竖直向上的匀强磁场，且磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示，则从0时开始计时，经过多长时间两棒将开始运动？
（2）如图丙所示，若导轨间存在着竖直向上的非匀强磁场，以开始时棒Q处所在直线为y轴，以沿轨道向右为+x方向建立坐标系，y轴左侧磁感应强度为零，y轴右侧存在着非匀强磁场，磁场感应强度沿y方向保持不变，沿+x轴方向均匀增大，磁感应强度B随位移x的变化如图丁所示，若棒Q在水平向右的恒力F=6N的作用下由静止开始运动，当流过棒Q的电量q=5C时它的速度恰好达到最大，求此过程中电路中产生的焦耳热Q为多少？
1．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：
（1）运用公式$\frac{1}{2}m{V^2}=mgh$对实验条件的要求是：在打第一个点时重锤恰好由静止开始下落，为此所选择的纸带第1、2两个打点间的距离应接近2mm．
（2）某同学实验步骤如下：
A．用天平准确测出重锤的质量；
B．把打点定时器架在铁架台上，并接上直流电源；
C．将纸带一端固定在重锤上，另一端穿过打点定时器的限位孔，使重锤靠近打点定时器；
D．先释放重锤，后接通电源；
E．取下纸带，再重复几次；
F．选择纸带，测量纸带上某些点之间的距离
G．根据测量结果进行计算
你认为他实验步骤中多余的步骤是A，错误的步骤是BD（均填序号）
（3）在本次验证机械能守恒定律的实验中，质量m=200g 的重锤拖着纸带由静止开始下落，在下落过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点．在纸带上选取三个相邻计数点A、B和C，相邻计数点时间间隔为0.100s，O为重锤开始下落时记录的点，各计数点到O点的距离如图2所示，长度单位是cm，当地重力加速度g为9.80m/s2．

①打点计时器打下计数点B时，重锤下落的速度vB=2.91m/s（保留三位有效数字）；
②从打下计数点O到打下计数点B的过程中，重锤重力势能减小量△Ep=0.856J，重锤动能增加量△EK=0.847J（保留三位有效数字）；
③即使在实验操作规范，数据测量及数据处理均正确的前提下，该实验求得的△Ep通常略大于△Ek，这是由于实验存在系统误差，该系统误差产生的主要原因是：存在阻力作用．查看答案
（4）在该实验中实验者如果根据纸带算出相关各点的速度V，量出下落的距离h，以$\frac{V^2}{2}$为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图3中的B就证明机械能是守恒的，图象的斜率代表的物理量是重力加速度g．
18．如图所示，置于竖直平面内的AB光滑杆，它是以初速为v0，水平射程为s的平抛运动轨迹制成的，A端为抛出点，B端为落地点．现将一小球套于其上，由静止开始从轨道A端滑下，重力加速度为g．则下列说法正确的是（　　）
A．A端距离地面的高度为$\frac{g{s}^{2}}{2{v}_{0}^{2}}$
B．小球运动至B端时其水平方向的速度大小为v0
C．小球从A端运动至B端的时间为$\frac{s}{{v}_{0}}$
D．小球运动至B端的速率为$\frac{gs}{{v}_{0}}$
5．下列关于光电效应的说法正确的是（　　）
A．光电效应实验说明光具有波粒二象性
B．逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度有关
C．用某种色光去照射金属而没能发生光电效应，则说明该色光的频率低于金属的截止频率
D．用某种色光去照射金属而没能发生光电效应，若增加光照时间有可能使该金属发生光电效应
15．某电场区域的电场线如图所示，Ea、Eb分别表示a、b两点处电场强度，φa、φb分别表示a、b两点处电势，下列说法中正确的是（　　）
A．Ea＞Eb    φa＜φbB．Ea＜Eb    φa＜φbC．Ea＞Eb    φa＞φbD．Ea＜Eb    φa＞φb
2．如图所示，质量相等的两小球a、b分别从斜面顶端A和斜面中点B沿水平方向抛出，恰好都落在斜面底端，不计空气阻力．则有（　　）
A．a、b的运动时间满足ta=$\sqrt{2}$tb
B．a、b的初速度大小满足va=2vb
C．a、b到达斜面底端时速度方向相同
D．a、b到达斜面底端时的动能满足Eka=2Ekb
19．用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.0eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0，则（　　）
A．电键K断开后，没有电流流过电流表G
B．所有光电子的初动能为0.7 eV
C．光电管阴极的逸出功为2.3 eV
D．改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
18．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L=0.5m，导轨上端连接着电阻R=0.6Ω，质量为m=0.2kg、电阻为r=0.4Ω的金属杆ab与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计．整个装置处于与导轨平面垂直的磁感应强度为B=1T的匀强磁场中．ab杆由静止释放，下落高度h=1m时，杆ab速率变为v=2m/s，取g=10m/s2．求：
（1）杆ab速率为v=2m/s时，通过电阻R的电流大小
（2）杆ab速率为v=2m/s时，杆ab所受安培力的大小和方向
（3）ab杆由静止释放，下落高度h=1m过程中，电阻R产生的热量．

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