Question

17．如圖所示，理想變壓器原線圈與間距為$\sqrt{2}$m的光滑水平導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，導(dǎo)線棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)線棒的電阻．導(dǎo)線棒以O(shè)O₁位置為平衡位置沿導(dǎo)軌做簡諧運(yùn)動(dòng)，其位移圖象如圖，副線圈接一只額定電壓為110V的燈泡，燈泡正常發(fā)光．下列說法正確的是（　�。�

• A． 0時(shí)刻導(dǎo)線棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大
• B． 原線圈與副線圈的匝數(shù)比為1：22
• C． 導(dǎo)線棒在平衡位置時(shí)穿過副線圈的磁通量的變化率最大
• D． 驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線棒的外力的功率始終不變

Answer 1

分析 A、0時(shí)刻導(dǎo)體棒的速度為零，根據(jù)E=BLv判斷感應(yīng)電動(dòng)勢的大小；
B、由圖象得到簡諧運(yùn)動(dòng)的位移表達(dá)式，采用微元法得到速度表達(dá)式；然后結(jié)合公式E=BLv求解電動(dòng)勢的最大值，根據(jù)U=$\frac{{U}_{m}}{\sqrt{2}}$求解有效值，最后根據(jù)變壓比公式求解變壓比；
C、導(dǎo)線棒在平衡位置時(shí)速度最大，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，但感應(yīng)電流的順勢變化率為零；
D、驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線棒的外力的功率等于變壓器的輸入功率的瞬時(shí)值．

解答 解：A、t=0時(shí)刻，導(dǎo)體棒在最大位移位置，速度為零，故感應(yīng)電動(dòng)勢為零，故A錯(cuò)誤；
B、由x-t圖，有：
x=Asin（ωt+$\frac{π}{2}$）=$\frac{10}{π}sin（100πt+\frac{π}{2}）cm$
故v=Aωcos（ωt+$\frac{π}{2}$）=1000cos（100πt+$\frac{π}{2}$）cm/s=10cos（100πt+$\frac{π}{2}$）m/s
故輸入電壓最大值為：${U}_{1m}=BL{v}_{m}=0.5×\sqrt{2}×10$V=5$\sqrt{2}$V
故輸入電壓的有效值為：${U}_{1}=\frac{{U}_{1m}}{\sqrt{2}}=5V$
燈泡正常發(fā)光，故輸出電壓為：U₂=110V
故原副線圈的匝數(shù)比為：$\frac{{n}_{1}}{{n}_{2}}=\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}=\frac{5V}{110V}=\frac{1}{22}$；故B正確；
C、導(dǎo)線棒在平衡位置時(shí)速度最大，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，但感應(yīng)電流變化率為零，故導(dǎo)線棒在平衡位置時(shí)穿過原、副線圈的磁通量的變化率為零；故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)P=i²R，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線棒的外力的功率不斷變化；故D錯(cuò)誤；
故選：B．

點(diǎn)評 本題中導(dǎo)體棒做簡諧運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦式交變電流，有x-t圖象得到位移時(shí)間關(guān)系和速度時(shí)間關(guān)系，然后結(jié)合公式E=Blv求解電動(dòng)勢的瞬時(shí)值進(jìn)行分析，同時(shí)要結(jié)合變壓器的原理進(jìn)行分析，不難．