【題目】有一臺內(nèi)阻和損耗均不計(jì)的直流發(fā)電機(jī),其定子的磁場恒定,先把它的電樞(轉(zhuǎn)子)線圈與一個(gè)電阻R連接,再在電樞的轉(zhuǎn)軸上纏繞足夠長的輕繩,繩的下端懸掛一質(zhì)量為m的重物圖a,重物最后以速率勻速下落.現(xiàn)將一電動勢為、內(nèi)阻不計(jì)的電源按如圖b所示接入電路中,使發(fā)電機(jī)作電動機(jī)用,懸掛重物不變,最后重物勻速上升,求重物上升的速率

【答案】

【解析】

解析 本題是力學(xué)和電學(xué)的綜合題,第一個(gè)過程是直流電機(jī)作發(fā)電機(jī)使用,重物勻速下落時(shí),重物的重力勢能通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為負(fù)載R上的電熱.第二個(gè)過程是直流電機(jī)作電動機(jī)使用,電源提供的能量一部分用來增加重物的重力勢能,一部分通過負(fù)載電阻R,在電阻上轉(zhuǎn)化為電熱.利用能量守恒和電路規(guī)律就能求解.

把重物、電機(jī)和電路看做一個(gè)系統(tǒng),由于不計(jì)電機(jī)內(nèi)的損耗,而且當(dāng)重物勻速下落時(shí),動能不變,重力的功率等于電阻上消耗的電功率.設(shè)電路中的電流為,則有

當(dāng)直流電機(jī)作電動機(jī)使用時(shí),且重物勻速上升,動能不變,由能量守恒有

由于在電機(jī)兩次運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均是勻速轉(zhuǎn)動,故合力矩為零.重力矩不變,摩擦不計(jì),磁場力矩也不變,磁場力不變,由于其他條件均沒有改變,顯然兩次過程中的電流一定相等,有

由①②③式聯(lián)立求得

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一簡諧橫波以4m/s的波速沿水平繩向x軸正方向傳播,繩上兩質(zhì)點(diǎn)M、N的平衡位置相距 波長。已知t0時(shí)的波形如圖所示,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的位移為0.02m,設(shè)向上為正,經(jīng)時(shí)間t1(小于一個(gè)周期),質(zhì)點(diǎn)M的位移又為0.02m,且向下運(yùn)動。求:

①該橫波的周期;

t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)N的位移

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【題目】某航天飛機(jī)在地球赤道上空飛行,軌道半徑為r,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球半徑為R,地球兩極處的重力加速度為g,引力常量為G,在某時(shí)刻航天飛機(jī)通過赤道上某建筑物的上方,求:

1)地球的密度;

2)航天飛機(jī)繞地球轉(zhuǎn)動的周期T;

3)它下次通過該建筑物上方所需的時(shí)間。

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【題目】核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少,我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素,它可破壞細(xì)胞基因,提高罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24100年,其衰變方程為Pu→X+He+γ,下列有關(guān)說法正確的是( )

A.X原子核中含有92個(gè)中子。

B.100個(gè)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個(gè)。

C.由于衰變時(shí)釋放巨大能量,根據(jù)E=mc2,衰變過程總質(zhì)量增加。

D.衰變發(fā)出的放射線是波長很短的光子,具有很強(qiáng)的穿透能力。

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【題目】某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng),其遏止電壓Uc與入身射光頻率v的關(guān)系圖像如圖所示。則由圖像可知( )

A. 入射光頻率越大,該金屬的逸出功越大

B. 入射光的頻率越大,則遏止電壓越大

C. 由圖可求出普朗克常數(shù)

D. 光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比

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【題目】跳傘運(yùn)動員從高空懸停的直升機(jī)跳下,運(yùn)動員沿豎直方向運(yùn)動,其v-t圖象如圖所示。下列說法正確的是( 。

A. 運(yùn)動員在內(nèi)的平均速度大小等于

B. 10s末運(yùn)動員的速度方向改變

C. 10末運(yùn)動員打開降落傘

D. 內(nèi)運(yùn)動員做加速度逐漸增加的減速運(yùn)動

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【題目】如圖甲所示在光滑水平面上輕質(zhì)彈簧一端固定。物體A以速度v0向右運(yùn)動壓縮彈簧測得彈簧的最大壓縮量為x,F(xiàn)讓該彈簧一端連接另一質(zhì)量為2m的物體B(如圖乙所示),靜止在水平面上。物體A2v0的速度向右壓縮彈簧測得彈簧的最大壓縮量仍為x。則

A. A物體的質(zhì)量為6m

B. A物體的質(zhì)量為4m

C. 彈簧壓縮最大時(shí)的彈性勢能為

D. 彈簧壓縮最大時(shí)B的動量為

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【題目】如圖所示,輕繩繞過定滑輪,一端連接物塊A,另一端連接在滑環(huán)C上,物塊A的下端用彈簧與放在地面上的物塊B連接,A、B兩物塊的質(zhì)量均為m,滑環(huán)C的質(zhì)量為M,開始時(shí)繩連接滑環(huán)C部分處于水平,繩剛好拉直且無彈力,滑輪到桿的距離為L,控制滑塊C,使其沿桿緩慢下滑,當(dāng)C下滑L時(shí),釋放滑環(huán)C,結(jié)果滑環(huán)C剛好處于靜止,此時(shí)B剛好要離開地面,不計(jì)一切摩擦,重力加速度為g。

(1)求彈簧的勁度系數(shù);

(2)若由靜止釋放滑環(huán)C,求當(dāng)物塊B剛好要離開地面時(shí),滑環(huán)C的速度大小。

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【題目】如圖所示,水平軌道BC的左端與固定的光滑豎直1/4圓軌道相切與B點(diǎn),右端與一傾角為30°的光滑斜面軌道在C點(diǎn)平滑連接(即物體經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度的大小不變),斜面頂端固定一輕質(zhì)彈簧,一質(zhì)量為2Kg的滑塊從圓弧軌道的頂端A點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)水平軌道后滑上斜面并壓縮彈簧,第一次可將彈簧壓縮至D點(diǎn),已知光滑圓軌道的半徑R0.45m,水平軌道BC長為0.4m,其動摩擦因數(shù)μ0.2,光滑斜面軌道上CD長為0.6m,g10m/s2,求

1)滑塊第一次經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力

2)整個(gè)過程中彈簧具有最大的彈性勢能;

3)滑塊最終停在何處?

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