Question

某同學(xué)利用如圖裝置研究磁鐵下落過(guò)程中的重力勢(shì)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化。內(nèi)阻r＝40Ω的螺線管固定在鐵架臺(tái)上，線圈與電流傳感器、電壓傳感器和滑動(dòng)變阻器連接�；瑒�(dòng)變阻器最大阻值40Ω，初始時(shí)滑片位于正中間20Ω的位置。打開(kāi)傳感器，將質(zhì)量為m的磁鐵置于螺線管正上方靜止釋放，磁鐵上表面為N極。穿過(guò)螺線管后掉落到海綿墊上并靜止（磁鐵下落中受到的電磁阻力遠(yuǎn)小于磁鐵重力，不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)），釋放點(diǎn)到海綿墊高度差為h。計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖的UI-t曲線。

（1）磁鐵穿過(guò)螺線管過(guò)程中，產(chǎn)生第一峰值時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)約    V。
（2）圖像中UI出現(xiàn)前后兩個(gè)峰值，對(duì)比實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)峰值是在磁鐵剛進(jìn)入螺線管內(nèi)部和剛從內(nèi)部出來(lái)時(shí)產(chǎn)生的，對(duì)這一現(xiàn)象相關(guān)說(shuō)法正確的是  （   ）

A．線圈中的磁通量變化率經(jīng)歷先增大后減小再增大再減小的過(guò)程

B．如果滑片從中間向左移動(dòng)時(shí)，坐標(biāo)系中的兩個(gè)峰值一定都會(huì)減小

C．磁鐵在穿過(guò)線圈過(guò)程中加速度始終小于重力加速度g

D．如果僅略減小h，兩個(gè)峰值都會(huì)減小

（3）在磁鐵下降h的過(guò)程中，可估算機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能是           J。

Answer 1

（1）0.9V（3分），（2）ACD（4分，選不全得2分）,  （3）6.3´10^－4J—6.9´10^－4J（3分）.解析:
（1）由圖像可以直接讀出功率的峰值為0.0045W，電壓傳感器測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電阻為20歐姆，由，滑動(dòng)變阻器兩端電壓峰值為0.3V，再由串聯(lián)分壓可知電感線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)峰值為0.9V（2）由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式可知A對(duì)；如果滑片從中間向左移動(dòng)時(shí)，不會(huì)改變螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，峰值不變，B錯(cuò)；由楞次定律可知磁鐵在穿過(guò)線圈過(guò)程中始終受到豎直向上的磁場(chǎng)力的作用，加速度始終小于重力加速度，C對(duì)；減小高度h，穿過(guò)螺線管時(shí)的速度減小，坐標(biāo)系中的兩個(gè)峰值一定都會(huì)減小，D對(duì)；（3）由能量守恒6.3´10^－4J—6.9´10^－4J