Question

【題目】如圖甲所示,匝數n1:n2=1:2的理想變壓器原線圈與水平放置的間距L=1m的光滑金屬導軌相連,導軌電阻不計,處于豎直向下、磁感應強度為B=1T的勻強磁場中,副線圈接阻值R=2Ω的電阻,與導軌接觸良好的電阻r=1Ω、質量m=0.02kg的導體棒在外力F的作用下運動,其速度隨時間接圖乙所示(正弦圖線)規律變化,則( )

A. 電壓表的示數為V B. 電路中的電流方向每秒鐘改變5次 C. 電阻R實際消耗的功率為0.125W D. 在的時間內外力F做功0.48J

Answer 1

【答案】D

【解析】試題分析：導體棒的速度作正弦規律變化，產生正弦式交變電流，由得到感應電動勢瞬時表達式，求出感應電動勢最大值，由求解；根據變壓器的規律求出副線圈兩端電壓的有效值，由歐姆定律求解電流的有效值，即可得到兩個電表的讀數，并分析電表讀數與頻率的關系．根據焦耳定律求解電阻R上產生的熱量

從圖中可知T=0.2s，故， ，故電源電動勢為，電動勢的有效值為，設原線圈的電壓為U，副線圈的輸出電壓為，原線圈的電流為I，副線圈的輸出電流為，則對原線圈構成的回路由閉合電路歐姆定律有，由變壓器的工作原理可知，對副線圈構成的回路，由歐姆定律有，由以上式子可解得U=1V，A錯誤；交變電流的頻率為，每個周期內電流方向改變2次，故每秒鐘內電流方向改變10次，B錯誤；電阻R兩端電壓，副線圈電流，原線圈電流，所以電阻R實際消耗的功率，C錯誤；在時間內，電路產生的電熱，根據能量守恒得，故，D正確．