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如圖甲所示，發光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具，它在飛起時能夠發光。某同學對竹蜻蜓的電路作如下簡化：如圖乙所示，半徑為L的金屬圓環繞垂直于圓環平面、通過圓心O的金屬軸O₁O₂以角速度ω勻速轉動，圓環上接有電阻均為r的三根導電輻條OP、OQ、OR，輻條互成120°角。在圓環內，圓心角為120°的扇形區域內存在垂直圓環平面向下磁感應強度為B的勻強磁場，在轉軸O₁O₂與圓環的邊緣之間通過電刷MN與一個LED燈（可看成二極管，發光時，電阻為r）。圓環及其它電阻不計，從輻條OP進入磁場開始計時。

（1）順磁感線方向看，圓盤繞O₁O₂軸沿什么方向旋轉，才能使LED燈發光？在不改變玩具結構的情況下，如何使LED燈發光時更亮？
（2）在輻條OP轉過60°的過程中，求通過LED燈的電流；
（3）求圓環每旋轉一周，LED燈消耗的電能。

（1）逆時針增大角速度（2）

（3）

試題分析：（1）圓環轉動過程，始終有一條導電輻條在切割磁感線，產生感應電動勢，并通過M.N和二極管構成閉合回路。由于二極管的單向導電性，只有轉軸為正極，即產生指向圓心的感應電流時二極管才發光，根據右手定則判斷，圓盤逆時針旋轉。
要使得LED燈發光時更亮，就要使感應電動勢變大，即增大轉速增大角速度

。
（2）導電輻條切割磁感線產生感應電動勢

此時O點相當于電源正極，P點為電源負極，電源內阻為

電源外部為二個導體輻條和二極管并聯，即外阻為

。
通過閉合回路的電流

帶入即得

流過二極管電流為

（3）轉動過程始終有一個導電輻條在切割磁感線，所以經過二極管的電流不變
轉過一周所用時間

所以二極管消耗的電能

練習冊系列答案

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

要求精確測量一個待測電阻器R₁的阻值，其阻值約在40～50Ω之間，實驗室準備的器材有：
電壓表V（量程0～3V，內阻20kΩ）；
電流表A₁（量程0～10mA，內電阻約20Ω）；
電流表A₂（量程0～100mA，內電阻約4Ω）；
滑動變阻器R₁（最大阻值為20Ω，額定電流為1A）；
滑動變阻器R₂（最大阻值為300Ω，額定電流為0.1A）；
直流電源E（電動勢為3V，內電阻約為0.5Ω）；
開關；若干導線．
實驗要求電表讀數從零開始變化，要多測出幾組電流、電壓值，以便畫出電流與電壓的關系圖線；還要求滑動變阻器要便于調節．為了實驗能正常進行，并減少測量誤差：
（1）電流表應選用______；
（2）滑動變阻器應選用______；（以上均填實驗器材的代號）
（3）請在圖甲所示的方框內畫出實驗電路圖，并在圖乙中補畫必要的連線，將器材連接成符合要求的實驗電路．
（4）考慮電表內阻的影響，該電阻的測量值______真實值．（填大小、等于或小于）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

小明同學在測定金屬絲電阻率的實驗中，進行了如下操作，請你將相應的操作步驟補充完整．
（1）他首先用螺旋測微器測金屬絲的直徑，如圖1所示，該金屬絲的直徑為______mm．
（2）他再用多用電表粗測金屬絲的阻值，操作過程如下：
①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔，選擇開關旋至電阻擋“×10”擋位；
②將紅、黑表筆短接，調節______旋鈕（填圖2中的“A”或“B”或“C”），使歐姆表指針對準電阻的______處（填“0刻線”或“∞刻線”）；
③把紅、黑表筆分別與金屬絲的兩端相接，此時多用電表的示數如圖3所示；
④為了使金屬絲的阻值讀數能夠再準確一些，小明將選擇開關旋至電阻擋______擋位（填“×1”或“×1k”），重新進行______；
⑤重新測量得到的結果如圖4所示，則金屬絲的電阻為______Ω．
（3）他想用伏安法更精確地測量該金屬絲的阻值，他用如圖所示的裝置進行測量，其中部分器材的規格為：電源E（兩節干電池，3V），電流表（量程0.6A，內阻約1Ω），電壓表（量程3V，內阻約10kΩ），滑動變阻器（阻值范圍0～20Ω，額定電流1A）．要求滑動變阻器采用限流式接法，為了減小實驗誤差，請你在圖5中加兩條導線將未連接完的電路連起來．