练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    9．夜间由于光线较暗，骑自行车不太安全，某同学设计了一种自行车照明装置，为自行车车头灯供电的小型发电机的机构示意图如图甲所示．矩形线圈abcd固定在圆柱形铁芯上，过ad，bc边中点、平行于ab，cd的轴OO′固定在铁芯上，轴的另一端有一半径为r0的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线圈在磁极间转动，如图乙所示．在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，ab，cd边经过处的磁感应强度均为B，方向始终与两条边的运动方向垂直，俯视图如图丙所示．设线圈的匝数为N，ab=L1，bc=L2，自行车前后轮的半径为R1，大齿轮的齿数为n1，小齿轮的齿数为n2．车头灯的电阻为R，线圈总电阻为r．该同学以每秒n转的速度踏动自行车踏板，自行车从静止开始经很短的时间就达到了稳定速度．自行车与地面，摩擦小轮与后轮之间没有相对滑动．

    （1）求稳定后，摩擦小轮的角速度ω0
    （2）稳定后车灯回路的电动势E
    （3）若线圈逆时针转动（俯视），画出（从图示位置开始计时）流过车灯的电流随时间变化的图象，规定a→b→c→d→R→a为电流的正方向（要有必要的公式说明）

    分析 （1）根据大、小齿轮共带，边缘的线速度大小相等，结合v=ωr，及小齿轮与后轮共轴，角速度相同，从而即可求解；
    （2）根据切割感应电动势公式E=NBSω，及线圈的感应电动势E=Eab+Edc，从而求解；
    （3）由闭合电路欧姆定律，结合右手定则，即可作图．

    解答 解：（1）设大齿轮、小齿轮的角速度分别为ω1，ω2，大齿轮、小齿轮的半径分别为r1，r2，可知：
    $\frac{ω_1}{ω_2}=\frac{r_2}{r_1}=\frac{{n{\;}_2}}{n_1}$，
    解得：ω1=2πn
    小齿轮与后轮角速度相同，后轮与摩擦小轮的线速度相同，则小齿轮与摩擦小轮的角速度之比为：
    $\frac{ω_2}{ω_0}=\frac{r_0}{R_1}$
    解得：${ω_0}=\frac{{2πn{R_1}{n_1}}}{{{r_0}{n_2}}}$
    （2）线圈的电动势E=Eab+Edc
    且Eab=Edc=NBL1ω0$\frac{{L}_{2}}{2}$；
    解得：$E=\frac{{2πNn{n_1}B{L_1}{L_2}{R_1}}}{{{r_0}{n_2}}}$
    （3）由闭合电路欧姆定律得：${I_m}=\frac{E}{R+r}=\frac{{2πNn{n_1}B{L_1}{L_2}{R_1}}}{{{r_0}{n_2}（R+r）}}$
    周期为：${T_0}=\frac{2π}{ω_0}=\frac{{{r_0}{n_2}}}{{n{n_1}{R_1}}}$
    由右手定则可知0-$\frac{1}{4}{T_0}$电流为正方向，$\frac{1}{4}{T_0}$-$\frac{3}{4}{T_0}$电流为负方向，$\frac{3}{4}{T_0}$-T0电流为正方向，
    则流过车灯的电流随时间的变化图象如图所示：
                      
    答：（1）稳定后，摩擦小轮的角速度$\frac{2πn{R}_{1}{n}_{1}}{{r}_{0}{n}_{2}}$；
    （2）稳定后车灯回路的电动势$\frac{2πNn{n}_{1}B{L}_{1}{L}_{2}{R}_{1}}{{r}_{0}{n}_{2}}$；
    （3）流过车灯的电流随时间变化的图象如上图所示．

    点评 通过“自行车照明装置”，考查学生圆周运动中传动装置线速度、角速度关系的掌握，电磁感应现象中电动势大小的计算，感应电流方向的判断．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    19．据报道，一个国际研究小组借助于智利的天文望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示．假设此双星系统中体积较小的成员能“吸食”另一颗体积较大星体的表面物质，达到质量转移的目的，在演变过程中两者球心之间的距离保持不变，双星平均密度可视为相同．则在最初演变的过程中（　　）
    A．它们做圆周运动的万有引力保持不变
    B．它们做圆周运动的角速度不断变小
    C．体积较大的星体圆周运动轨迹的半径变大，线速度变大
    D．体积较大的星体圆周运动轨迹的半径变小，线速度变大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    20．某学习小组为了研究标有“2.5V 0.3A”字样小灯泡的伏安特性曲线，到实验室找到了下列器材：
    两块相同的电流表G（满偏电流Ig=0.5mA，内阻Rg=200Ω；电源（电动势E=3V，内阻不计）
    还有可供选择的器材：
    A．定值电阻：600Ω
    B．定值电阻：5800Ω
    C．定值电阻：$\frac{1}{3.996}$Ω≈0.25Ω
    D．定值电阻：$\frac{1}{0.3996}$Ω≈2.5Ω
    E．滑动变阻器：0～10Ω，2A
    F．滑动变阻器：0～200Ω，0.1A
    由于没有电压表和电流表，该学习小组设计了如图所示的测量电路，为了较为精确地测量电流和电压的值，则
    （1）电阻R1选择B，电阻R2选择C，控制电路部分的滑动变阻器应该选择E．（填写器材前面的字母）
    （2）请根据题目所给器材，将控制部分的电路图补充完整．
    （3）在测量过程中，滑动变阻器调整到某一位置时，该组同学发现两只表头指针偏转角度完全相同，则此时小灯泡的电阻是7.5Ω．（保留两位有效数字）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    17．某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量小物块与水平面之间的动摩擦因数μ．粗糙曲面AB固定在水平面上，其与水平面相切于B点，P为光电计时器的光电门，实验时将带有遮光条的小物块m从曲面AB上的某点自由释放，小物块通过光电门P后停在水平面上某点C．已知当地重力加速度为g．

    （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，其读数d=0.375 cm；
    （2）为了测量动摩擦因数，除遮光条宽度d及数字计时器显示的时间t，还需要测量的物理量及其符号是光电门P与C点之间的距离s，动摩擦因数μ=$\frac{{d}^{2}}{2gs{t}^{2}}$（用测量的量表示）；
    （3）改变小物块释放位置，进行多次测量后，为了减小实验误差，可采用图象法即通过画出较合理的图象来处理实验数据，你认为应该建立的坐标系为：纵坐标用物理量s，横坐标用物理量$\frac{1}{{t}^{2}}$．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    4．下列说法正确的是（　　）
    A．相同质量，速度大的物体的惯性大
    B．牛顿通过理想斜面实验得出了力不是维持物体运动状态的原因
    C．电力工作人员全身穿戴采用金属材料编织的衣服在几百万伏的高压线上进行带电作业时，电力工作人员体内的场强为零
    D．动圈式话筒是应用电流的磁效应，其原理是奥斯特发现的

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．太阳能是一种清洁、“绿色”能源，在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组决定探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干．
    （1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图．
    （2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图象．由图可知，当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为1×103Ω．（保留一位有效数字）

    （3）该实验小组在另一实验中用一强光照射太阳能电池，使该太阳能电池获得电能，为了测出该电池此时的电动势和内阻，该小组同学决定先用欧姆表进行粗测，再设计合理的电路图．你认为该小组同学的做法合理吗？为什么？不能，因为多用电表的欧姆挡自带电源，使用时必须与外电路断开，因此不能测电源内阻．
    （4）该实验小组设计了如图3所示的电路图，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a，再减小实验中光的强度，用一弱光重复实验，测得U-I曲线b，见图4．当滑动变阻器的电阻为某值时，若曲线a的路端电压为1.5V．则滑动变阻器的测量电阻为7.1×103Ω，
    曲线b外电路消耗的电功率为6.8×10-5W（计算结果保留两位有效数字）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．探月工程三期飞行试验器于2014年100月24日2时在中国西昌卫星发射中心发射升空，飞行试验器飞抵距月球6万千米附近进入月球引力影响区，开始在月球近旁转向飞行，最终进入距月球表面h=200km的圆形工作轨道．设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则下列选项正确的是（　　）
    A．飞行试验器在工作轨道上的绕行速度为R$\sqrt{\frac{R}{R+h}}$
    B．飞行试验器工作轨道处的重力加速度为（$\frac{R}{R+h}$）2g
    C．飞行试验器绕月球运行的周期为2π$\sqrt{\frac{R}{g}}$
    D．月球的平均密度为$\frac{3g}{4πGR}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    18．“夸父”计划是我国继“嫦娥”计划之后于2003年提出的又一重大空间计划，目前理论论证早已通过，已处于筹备实施阶段．“夸父”计划原理简化如图所示，它由三颗卫星组成：始终处于日地连线上的A卫星，长年累月地远距离观测地球；位于同一个极地轨道并始终关于地心对称的两颗卫星B1和B2，近距离观测地球不间断．这三颗卫星构成对地球观测的立体网络，实时观测和预报地球磁层变化及太阳活动对地球的影响．关于这三颗卫星，下列说法错误的是（　　）
    A．A星的向心力由地球和太阳对它引力的合力提供
    B．A星从地球上发射的速度不会超过第二宇宙速度
    C．B1和B2两颗卫星在稀薄气体阻力作用下轨道会降低，动能会增大
    D．如果B1和B2的周期是6小时，则它们每天经过赤道共16次

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    7．2013年12月14日，中国“嫦娥三号”探测器在月面虹湾区域成功软着陆．在使用7500N发动机经历720s动力下降后，“嫦娥三号”携“玉兔”距月球表面高度为h处悬停，如图所示．然后关闭反冲发动机，自由下落到月面实现软着陆．已知卫星在离月球表面高度为R处绕月球做匀速圆周运动的周期为T，月球半径为R，且h＜＜R，将月球看做质量均匀分布的球体，忽略月球的自转．求：
    （1）月球表面的重力加速度g的大小；
    （2）“嫦娥三号”着陆前瞬间的速度v的大小．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案