【題目】如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具,它在飛起時能夠持續(xù)閃爍發(fā)光.某同學(xué)對竹蜻蜒的電路做如下簡化:如圖乙所示,半徑為L的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR,輻條互成角.在圓環(huán)左半部分分布著垂直圓環(huán)平面向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷N、M與一個LED燈相連(假設(shè)LED燈電阻恒為r).其他電阻不計,從輻條OP進入磁場開始計時.

(1)在輻條OP轉(zhuǎn)過的過程中,求通過LED燈的電流;

(2)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周,LED燈消耗的電能;

(3)為使LED燈閃爍發(fā)光時更亮,可采取哪些改進措施?(請寫出三條措施)

【答案】(1)  (2)  (3)見解析

【解析】

(1)在輻條OP轉(zhuǎn)過的過程中,OP、OQ均處在磁場中,電路的電動勢為

EBL2ω

電路的總電阻為

Rr

由閉合電路歐姆定律,電路的總電流為

I

通過LED燈的電流

I1I

(2)設(shè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動一周的周期為T,在輻條OP轉(zhuǎn)過的過程中,LED燈消耗的電能,Q1在輻條OP轉(zhuǎn)過的過程中,僅OP處在磁場中,電路的電動勢為

EBL2ω

電路的總電阻為

Rr

由閉合電路歐姆定律知,電路的總電流為

通過LED燈的電流

I1I

LED燈消耗的電能Q2,圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周,LED燈消耗的電能發(fā)生三次周期性變化,則

Q3×(Q1Q2)

(3)例如:增大角速度,增強磁場,增加輻條的長度,減小輻條的電阻、增加輻條數(shù)量等。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端通過理想變壓器接一只小燈泡,原副線圈的匝數(shù)比n1n2=15,在線圈所在空間存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場。已知導(dǎo)體線圈的匝數(shù)n=100匝,電阻r=1,所圍成的矩形面積S=0.04m2,小燈泡的電阻R15,磁場的磁感應(yīng)強度的變化率隨時間按圖乙所示的正弦規(guī)律變化,不計燈絲電阻隨溫度的變化,泡正常發(fā)光,求:

(1)小燈泡的電功率;

(2)10分鐘的時間內(nèi)導(dǎo)體線圈上所產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一勻強電場的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)ab、c三點的位置如圖所示,三點的電勢分別為10 V、17 V、26 V. 下列說法不正確的是( )

A.電場強度的大小為2. 5 V/cm

B.坐標原點處的電勢為1 V

C.電子在a點的電勢能比在b點的低7 eV

D.電子從b點運動到c點,電場力做功為9 eV

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【題目】如圖甲所示,長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi),其匝數(shù)為n,總電阻為r,可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動.線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和定值電阻R相連.線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場,磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,其中B0、B1t1均為已知.在0t1的時間內(nèi),線框保持靜止,且線框平面和磁場垂直;t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.求:

(1)0t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大小;

(2)線框勻速轉(zhuǎn)動后,在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量;

(3)線框勻速轉(zhuǎn)動后,從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過電阻R的電荷量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,有一個垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度,磁場有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為1cm.在紙面內(nèi)先后放不同的圓形線圈,圓心均在O處,A線圈半徑為lcm,10匝;B線圈半徑為2cm,1匝;C線圈半徑為0.5cm,1.

1)在磁感應(yīng)強度B減小為0.4T的過程中,線圈AB中磁通量變化量的大小分別為多少?

2)若磁感應(yīng)強度的大小維持0.8T不變而方向轉(zhuǎn)過,則在此過程中線圈C中磁通量變化量的大小為多少?

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【題目】如圖示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為rR1為滑動變阻器,R2為定值電阻,閉合開關(guān)S,當滑動變阻器的滑片向左滑動時,下列說法中正確的是(

A.電壓表的示數(shù)減小

B.電源的輸出功率在增大

C.電容器C所帶的電荷量增加

D.電源的效率可能先增大后減小

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【題目】如圖所示,有的計算機鍵盤的每一個鍵下面都連一小塊金屬片,與該金屬片隔有一定空隙的是另一塊小的固定金屬片,這兩塊金屬片組成一個小電容器,該電容器的電容C可用公式計算,式中常數(shù),S表示金屬片的正對面積,d表示兩金屬片間的距離。當鍵被按下時,此小電容器的電容發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能檢測出是哪個鍵被按下了,從而給出相應(yīng)的信號。設(shè)兩塊金屬片的正對面積為40,鍵未按下時兩金屬片的距離為0.4 mm,如果電容變化了0.2 pF,電子線路恰能檢測出必要的信號,則鍵至少需要被按下多少距離?

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【題目】如圖甲所示,一臺線圈內(nèi)阻的小型發(fā)電機外接一只電阻的燈泡,發(fā)電機內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度,線圈的面積,發(fā)電機正常工作時通過燈泡的電流i隨時間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示,下列說法正確的是(

A.時,穿過線圈的磁通量最大

B.時,理想交流電壓表的示數(shù)為30 V

C.發(fā)電機線圈的匝數(shù)為240

D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為18 J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在水平面內(nèi)有一固定的U型裸金屬框架,框架上靜止放置一根粗糙的金屬桿ab,整個裝置放在豎直方向的勻強磁場中,如圖所示.下列說法中正確的是( )

A. 只有當磁場方向向上且增強,ab桿才可能向左移動

B. 只有當磁場方向向下且減弱,ab桿才可能向右移動

C. 無論磁場方向如何,只要磁場減弱,ab桿就可能向右移動

D. 當磁場變化時,ab桿中一定有電流產(chǎn)生,且一定會移動

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