Question

某同學利用如圖裝置研究磁鐵下落過程中的重力勢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上，線圈與電流傳感器、電壓傳感器和滑動變阻器連接。滑動變阻器最大阻值40Ω，初始時滑片位于正中間20Ω的位置。打開傳感器，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小于磁鐵重力，不發(fā)生轉(zhuǎn)動），釋放點到海綿墊高度差為h。計算機屏幕上顯示出如圖的UI-t曲線。

（1）磁鐵穿過螺線管過程中，產(chǎn)生第一峰值時線圈中的感應電動勢約    V。
（2）圖像中UI出現(xiàn)前后兩個峰值，對比實驗過程發(fā)現(xiàn)，這兩個峰值是在磁鐵剛進入螺線管內(nèi)部和剛從內(nèi)部出來時產(chǎn)生的，對這一現(xiàn)象相關(guān)說法正確的是  （   ）

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程

B．如果滑片從中間向左移動時，坐標系中的兩個峰值一定都會減小

C．磁鐵在穿過線圈過程中加速度始終小于重力加速度g

D．如果僅略減小h，兩個峰值都會減小

（3）在磁鐵下降h的過程中，可估算機械能轉(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，電壓傳感器測量的是滑動變阻器兩端電壓，電阻為20歐姆，由，滑動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)生的電動勢峰值為0.9V（2）由感應電動勢公式可知A對；如果滑片從中間向左移動時，不會改變螺線管產(chǎn)生的感應電動勢，峰值不變，B錯；由楞次定律可知磁鐵在穿過線圈過程中始終受到豎直向上的磁場力的作用，加速度始終小于重力加速度，C對；減小高度h，穿過螺線管時的速度減小，坐標系中的兩個峰值一定都會減小，D對；（3）由能量守恒6.3´10^－4J—6.9´10^－4J