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.滑動(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m=0.01kg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h=0.25m.計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖的UI-t曲線.

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(1)磁鐵穿過(guò)螺線管過(guò)程中,螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值約為_(kāi)_____V.
(2)(多選題)圖象中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)線圈中的磁通量經(jīng)歷先增大后減小的過(guò)程
(B)如果僅略減小h,兩個(gè)峰值都會(huì)減小
(C)如果僅略減小h,兩個(gè)峰值可能會(huì)相等
(D)如果僅移動(dòng)滑片,增大滑動(dòng)變阻器阻值,兩個(gè)峰值都會(huì)增大
(3)在磁鐵下降h=0.25m的過(guò)程中,可估算重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是______.
(1)由UI-t曲線可知線圈的最大輸出功率為:P=0.0063W   ①
線圈輸出功率表達(dá)式為:P=I2R                         ②
根據(jù)閉合電路歐姆定律得:E=I(R內(nèi)+R)                      ③
聯(lián)立①②③將R內(nèi)=40Ω,R=20Ω代入得E=1.06V  (1.0~1.1都對(duì))
故答案為:1.06V.
(2)磁鐵進(jìn)入線框時(shí),磁通量增大,當(dāng)磁鐵從線框出來(lái)時(shí),磁通量減小,故A正確;
當(dāng)h減小時(shí),磁鐵進(jìn)入線框的速度減小,導(dǎo)致線框中磁通量的變化率減小,因此兩個(gè)峰值都會(huì)減小,且兩個(gè)峰值不可能相等,故B正確,C錯(cuò)誤;
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí),電源的輸出功率最大,本題中滑動(dòng)變阻器的最大阻值與內(nèi)阻相等,因此增大滑動(dòng)變阻器阻值,兩個(gè)峰值都會(huì)增大,故D正確.
故選ABD.
(3)下落過(guò)程減小的重力勢(shì)能為:EP=mgh=0.025J
根據(jù)圖象物理意義可知:圖象與橫軸圍成面積大小等于下落過(guò)程中電源的輸出電能:E=6.67×10-5J    ①
所以總能量為:E=
E(R+R內(nèi)
R
                      ②
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為:
E
EP
×%
               ③
聯(lián)立①②③得重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為:0.8% (0.7%~0.9%都對(duì))
故答案為:0.8%.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2011?嘉定區(qū)一模)某同學(xué)利用如圖裝置研究外力與加速度的關(guān)系.將力傳感器安裝在置于光滑水平軌道的小車(chē)上,通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)光滑定滑輪懸掛鉤碼.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后,依次按照如下步驟操作:
①同時(shí)打開(kāi)力傳感器和位移傳感器;
②釋放小車(chē);
③關(guān)閉傳感器,根據(jù)F-t,v-t圖象記錄下繩子拉力F和小車(chē)加速度a.
④重復(fù)上述步驟.
(1)某次釋放小車(chē)后得到的F-t,v-t圖象如圖所示.根據(jù)圖象,此次操作應(yīng)記錄下的外力F大小為
0.82
0.82
N,加速度a為
1.6
1.6
m/s2.(保留2位有效數(shù)字)
(2)(單選題)利用上述器材和過(guò)程得到多組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)作出a-F圖象,為一直線,則
(A)理論上直線斜率應(yīng)等于小車(chē)質(zhì)量
(B)直線不過(guò)原點(diǎn)可能是因?yàn)檐壍罌](méi)有調(diào)整到水平
(C)如果小車(chē)受到來(lái)自水平軌道的恒定阻力,直線斜率會(huì)變小
(D)若實(shí)驗(yàn)中鉤碼質(zhì)量較大,圖象可能會(huì)呈現(xiàn)一條曲線.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2011?嘉定區(qū)一模)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.滑動(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m=0.01kg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h=0.25m.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,螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值約為
1.06
1.06
V.
(2)(多選題)圖象中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
ABD
ABD

(A)線圈中的磁通量經(jīng)歷先增大后減小的過(guò)程
(B)如果僅略減小h,兩個(gè)峰值都會(huì)減小
(C)如果僅略減小h,兩個(gè)峰值可能會(huì)相等
(D)如果僅移動(dòng)滑片,增大滑動(dòng)變阻器阻值,兩個(gè)峰值都會(huì)增大
(3)在磁鐵下降h=0.25m的過(guò)程中,可估算重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是
0.8%
0.8%

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2012?上海模擬)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.滑動(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
0.9
0.9
V.
(2)(多選題)圖象中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、B、D
A、B、D

    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
6.6×10-4
6.6×10-4
J.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

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m=0.01kg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h=0.25m。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,螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值約為        V。

(2)(多選題)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)線圈中的磁通量經(jīng)歷先增大后減小的過(guò)程

(B)如果僅略減小h,兩個(gè)峰值都會(huì)減小

(C)如果僅略減小h,兩個(gè)峰值可能會(huì)相等

(D)如果僅移動(dòng)滑片,增大滑動(dòng)變阻器阻值,兩個(gè)峰值都會(huì)增大

(3)在磁鐵下降h=0.25m的過(guò)程中,可估算重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是            。

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科目:高中物理 來(lái)源:2011屆上海市嘉定區(qū)高三上學(xué)期第一次質(zhì)量調(diào)研物理試卷 題型:實(shí)驗(yàn)題

某同學(xué)利用如圖裝置研究外力與加速度的關(guān)系。將力傳感器安裝在置于光滑水平軌道的小車(chē)上,通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)光滑定滑輪懸掛鉤碼。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后,依次按照如下步驟操作:

①同時(shí)打開(kāi)力傳感器和位移傳感器;
②釋放小車(chē);
③關(guān)閉傳感器,根據(jù)F-t,v-t圖像記錄下繩子拉力F和小車(chē)加速度a
④重復(fù)上述步驟。

(1)某次釋放小車(chē)后得到的F-tv-t圖像如圖所示。根據(jù)圖像,此次操作應(yīng)記錄下的外力F大小為     N,加速度a        m/s2。(保留2位有效數(shù)字)
(2)(單選題)利用上述器材和過(guò)程得到多組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)作出a-F圖像,為一直線,則

A.理論上直線斜率應(yīng)等于小車(chē)質(zhì)量
B.直線不過(guò)原點(diǎn)可能是因?yàn)檐壍罌](méi)有調(diào)整到水平
C.如果小車(chē)受到來(lái)自水平軌道的恒定阻力,直線斜率會(huì)變小
D.若實(shí)驗(yàn)中鉤碼質(zhì)量較大,圖象可能會(huì)呈現(xiàn)一條曲線

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