题目内容

在匀强磁场中有一不计电阻的单匝矩形线圈,绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生如图甲所示的正弦交流电,把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。图中的电压表和电流表均为理想交流电表,为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),为定值电阻。下列说法正确的是:

A.在图甲的时刻,矩形线圈平面与磁场方向平行

B.变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为

C.处温度升高时,电压表示数与示数的比值变大

D.处温度升高时,电压表示数与电流表示数的乘积可能变大、也可能变小,而电压表示数与电流表示数的乘积一定变大

练习册系列答案
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如图(a)所示,两个完全相同的“人”字型金属轨道面对面正对着固定在竖直平面内,间距为d,它们的上端公共轨道部分保持竖直,下端均通过一小段弯曲轨道与一段直轨道相连,底端置于绝缘水平桌面上。MM′、PP′(图中虚线)之下的直轨道MN、M′N′、PQ、P′Q′长度均为L且不光滑(轨道其余部分光滑),并与水平方向均构成37°斜面,在左边轨道MM′以下的区域有垂直于斜面向下、磁感强度为B0的匀强磁场,在右边轨道PP′以下的区域有平行于斜面但大小未知的匀强磁场Bx,其它区域无磁场。QQ′间连接有阻值为2R的定值电阻与电压传感器(e、f为传感器的两条接线)。另有长度均为d的两根金属棒甲和乙,它们与MM′、PP′之下的轨道间的动摩擦因数均为μ=1/8。甲的质量为m、电阻为R;乙的质量为2m、电阻为2R。金属轨道电阻不计。

先后进行以下两种操作:

操作Ⅰ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧,从某处由静止释放,运动到底端NN′过程中棒始终保持水平,且与轨道保持良好电接触,计算机屏幕上显示的电压—时间关系图像U—t图如图(b)所示(图中U已知);

操作Ⅱ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧、金属棒乙(图中未画出)紧靠竖直轨道的右侧,在同一高度将两棒同时由静止释放。多次改变高度重新由静止释放,运动中两棒始终保持水平,发现两棒总是同时到达桌面。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)试求操作Ⅰ中甲到MM′的速度大小;

(2)试求操作Ⅰ全过程定值电阻上产生的热量Q;

(3)试求右边轨道PP′以下的区域匀强磁场Bx的方向和大小。

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