(2011?嘉定區(qū)一模)某同學(xué)利用如圖裝置研究磁鐵下落過程中的重力勢(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)磁鐵穿過螺線管過程中,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)部出來時(shí)產(chǎn)生的,對(duì)這一現(xiàn)象相關(guān)說法正確的是
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的過程中,可估算重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是
0.8%
0.8%
分析:(1)磁場(chǎng)下落經(jīng)過線圈時(shí)線圈磁通量發(fā)生變化,此時(shí)線圈可以看作電源,根據(jù)圖象可求出最大輸出功率,根據(jù)閉合電路歐姆定律,即可求出螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值.
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于磁通量的變化率,因此通過線圈速度越大,磁通量的變化率越大,電動(dòng)勢(shì)越大,兩個(gè)峰值也越大;根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時(shí),輸出功率最大.
(3)磁鐵下落過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能,根據(jù)圖象求出h=0.25m時(shí)的電能,即可求出轉(zhuǎn)化效率.
解答:解:(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%.
點(diǎn)評(píng):本題考查了電磁感應(yīng)定律與閉合電路輸出功率問題,考點(diǎn)結(jié)合巧妙,題目新穎,有一定創(chuàng)新性,難點(diǎn)在于理解該過程中的功能關(guān)系以及UI-t曲線的含義.
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干涉
干涉
現(xiàn)象;下圖中的A、B、C是不同頻率的水面波通過相同的小孔所能達(dá)到區(qū)域的示意圖,則其中水波的頻率最大的是
C
C
圖.

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13V
13V
.當(dāng)電鍵S閉合后,則電壓表的示數(shù)為
10.5V
10.5V

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電鍵斷開
電鍵斷開
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滑片移動(dòng)到最左端

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