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【题目】利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流.

实验步骤如下:

①将电压传感器接入数据采集器;

②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联;

③点击数据采集设置设定采样点时间间隔

④缓慢摇动发电机的手柄,观察工作界面上的信号.

(1)屏上出现的电压波形如图所示,从图中可以看出,手摇发电机产生的电压波形不是正弦波,其原因可能有________

A、转子不是在匀强磁场中转动

B、手摇动发电机的转速不均匀

C、线圈的电阻不稳定

(2)研究交变电流的波形,发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的尖峰,则交变电流的平均周期为____________.如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍,则手摇大轮转动的平均角速度为__________

【答案】(1)A B (2)2 s 0.5π rad/s

【解析】

1)由图可知,得出的图象不是正弦波,说明转子的转动不是匀速转动或者转子不是在匀强磁场中转动;故选AB.
2)由图可知,2分钟内对应了60个周期,故周期为:
大小轮边缘处的线速度相同,大轮半径是小轮半径的2倍,则v=rω可知,大轮的角速度是小轮的一半,而小轮的角速度为: ;故大轮的角速度为0.5πrad/s

练习册系列答案
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【题目】如图所示,质量为M、长度为L的小车静止在光滑的水平面上质量为m的小物块可视为质点)放在小车的最左端,现用一水平恒力F作用在小物块上,使小物块从静止幵始做匀加速直线运动小物块和小车之间的摩擦力为f,小物块滑到小车的最右端时,小物块运动的距离为x.在这个过程中,以下结论正确的是(

A. 小物块到达小车最右端时具有的动能为(F-f)(L+x)

B. 小物块到达小车最右端时,小车具有的动能为fx

C. 小物块克服摩擦力所做的功为fx

D. 小物块和小车增加的总动能为Fx-fL

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【题目】冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆,公转周期为T0,其近日点到太阳的距离为a,远日点到太阳的距离为b,半短轴的长度为cABCD分别为长短轴的端点,如图所示.忽略其他行星对它的影响则(  )

A. 冥王星从A→B→C的过程中,速率逐渐变大

B. 冥王星从A→B→C的过程中,速率逐渐变小

C. 冥王星从A→B所用的时间等于

D. 冥王星从A→B所用的时间小于

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【题目】如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻不计,磁场方向垂直于斜面向上,质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿着斜面、与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑h高度,在此过程中 ( )

A. 作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

B. 作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和

C. 恒力F与安培力的合力所的功等于零

D. 恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热

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【题目】某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验,他设计的实验装置如图所示,用细线的一端系住一个较重的小铁锁(可看成质点),另一端缠系在一支笔上,将笔放在水平桌面的边上,用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处(细线拉直),然后自由释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀,铁锁经过时,细线立即被割断,铁锁继续向前运动,落在水平地面上。测得水平桌面高度为h,笔到铁锁的距离为l,笔到铁锁落地的水平距离为s。若满足s2=___________(用l、h表示),即可验证铁锁从释放至运动到笔的正下方的过程中机械能守恒。

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【题目】弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动某种弹跳杆的结构如图甲所示,一根弹簧套在T型跳杆上,弹簧的下端固定在跳杆的底部,上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部。一质量为M的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上,当他和跳杆处于竖直静止状态时,弹簧的压缩量为x0从此刻起小孩做了一系列预备动作,使弹簧达到最大压缩量3x0如图乙(a)所示;此后他开始进入正式的运动阶段。在正式运动阶段,小孩先保持稳定姿态竖直上升,在弹簧恢复原长时,小孩抓住跳杆,使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度,如图乙(b)所示;紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度如图乙(c)所示;然后自由下落。跳杆下端触地(不反弹)的同时小孩采取动作,使弹簧最大压缩量再次达到3x0;此后又保持稳定姿态竖直上升,……,重复上述过程。小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内已知跳杆的质量为m重力加速度为g。空气阻力弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计

(1)求弹跳杆中弹簧的劲度系数k,并在图丙中画出该弹簧弹力F的大小随弹簧压缩量x变化的示意图;

(2)借助弹簧弹力的大小F随弹簧压缩量x变化的F-x图像可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求在图乙所示的过程中,小孩上升到弹簧原长时的速率;

(3)求在图乙所示的过程中,弹跳杆下端离地的最大高度。

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【题目】如图所示,一个少年脚踩滑板沿倾斜街梯扶手从A点由静止滑下,经过一段时间后从C点沿水平方向飞出,落在倾斜街梯扶手上的D点。已知C点是一段倾斜街梯扶手的起点,倾斜的街梯扶手与水平面的夹角θ= 37°CD间的距离s=3.0m,少年的质量m=60kg。滑板及少年均可视为质点,不计空气阻力。取sin37° = 0.60cos37° = 0.80,重力加速度g=10 m/s2,求:

1)少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t

2)少年从C点水平飞出时的速度大小vC

3)少年落到D点时的动能Ek

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【题目】在距河面高度h20 m的岸上有人用长绳拴住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°,人以恒定的速率v3 m/s拉绳,使小船靠岸,那么(  )

A. 5 s时绳与水面的夹角为60°

B. 5 s后小船前进了15 m

C. 5 s时小船的速率为4 m/s

D. 5 s时小船到岸边的距离为15 m

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【题目】电视机的显像管中电子束的偏转是应用磁偏转技术实现的。如左图所示为显像管的原理示意图。显像管中有一个电子枪,工作时阴极发射的电子(速度很小,可视为零)经过加速电场加速后,穿过以O点为圆心、半径为r的圆形磁场区域(磁场方向垂直于纸面),撞击到荧光屏上使荧光屏发光。

已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场的电压为U,在没有磁场时电子束通过O点打在荧光屏正中央的M点,OM间距离为S。电子所受的重力、电子间的相互作用力均可忽略不计,也不考虑磁场变化所激发的电场对电子束的作用。由于电子经过加速电场后速度很大,同一电子在穿过磁场的过程中可认为磁场不变。

(1)求电子束经偏转磁场后打到荧光屏上时的速率;

(2)若磁感应强度B随时间变化关系如下图所示,其中 ,求电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度。

(3)若其它条件不变,只撤去磁场,利用电场使电子束发生偏转。把正弦交变电压加在一对水平放置的矩形平行板电极上,板间区域有边界理想的匀强电场。电场中心仍位于O点,电场方向垂直于OM。为了使电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度与(2)中相同,问:极板间正弦交变电压的最大值Um、极板长度L、极板间距离d之间需要满足什么关系?(由于电子的速度很大,交变电压周期较大,同一电子穿过电场的过程可认为电场没有变化,是稳定的匀强电场)

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