【題目】如圖甲所示,兩平行金屬導軌間的距離L=0.40m,金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=370,在導軌所在平面內(nèi),分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場.金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上,導體棒靜止.導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好,導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω,金屬導軌電阻不計,g取10m/s2.已知sin370=0.6,cos37=0.80,求:
(1)通過導體棒的電流;
(2)導體棒受到的安培力大。
(3)導體棒受到的摩擦力;
(4)若其他條件不變,磁場的大小和方向可以調(diào)節(jié),如圖乙所示,其中桿b與導軌之間的摩擦力可能為零的圖是.
(5)若導體棒在題目所述條件下沿導軌向下運動,通過傳感器測得電流隨時間均勻變化,如圖丙所示,求2s內(nèi)安培力對導體棒的沖量大小和方向.
【答案】(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N(4)A、B(5)0.04NS,方向向上
【解析】試題分析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流的大小.(2)根據(jù)安培力的公式F=BIL求出安培力的大。3)導體棒受重力、支持力、安培力、摩擦力處于平衡,根據(jù)共點力平衡求出摩擦力的大。4)通過對桿ab受力分析,根據(jù)共點力平衡判斷桿子是否受摩擦力.(5)根據(jù)求解,其中2s內(nèi)電流與時間的乘積為I-t圖中圖線與時間軸圍成的面積,根據(jù)右手定則判斷出電流方向,由左手定則判斷出安培力方向,沖量的方向與安培力的方向相同.
(1)導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路
根據(jù)閉合電路歐姆定律有:
(2)導體棒受到的安培力:
有左手定則可知,安培力的方向平行斜面向上
(3)導體棒所受重力沿斜面向下的分力
由于小于安培力,故導體棒受沿斜面向下的摩擦力
根據(jù)共點力平衡條件得:
解得:
(4)桿子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力,若三個力平衡,則不受摩擦力.故A正確.桿子受重力,豎直向上的安培力,若重力與安培力相等,則二力平衡,不受摩擦力.故B正確.桿子受重力、豎直向下的安培力、支持力,要想處于平衡,一定受摩擦力.故C錯誤.桿子受重力、水平向左的安培力,支持力,要想處于平衡,一定受摩擦力.故D錯誤.故選AB.
(5)安培力的問題沖量表達式為
由圖可知,2s內(nèi)電流與時間的乘積為
故2s內(nèi)安培力對導體棒的沖量大小
導體棒沿導軌向下運動,由右手定則得電流由b到a
由左手定則知,安培力方向沿斜面向上,故安培力沖量的方向也是沿斜面向上
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【題目】如圖所示,水平放置的平行板電容器,與某一電源相連,它的極板長L=0.4 m,兩板間距離d=4×10-3m,有一束由相同帶電微粒組成的粒子流,以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入,開關S閉合前,兩板不帶電,由于重力作用微粒能落到下板的正中央,已知微粒質(zhì)量為m=4×10-5kg,電量q=+1×10-8C.(g=10 m/s2)問:
(1)微粒入射速度v0為多少?
(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場,電容器的上板應與電源的正極還是負極相連?所加的電壓U應取什么范圍?
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【題目】以下說法中正確的是( )
A. 哥白尼通過觀察行星的運動,提出了日心說,認為行星以橢圓軌道繞太陽運行
B. 開普勒通過對行星運動規(guī)律的研究,總結(jié)出了萬有引力定律
C. 卡文迪許利用扭秤裝置測出了萬有引力常量的數(shù)值
D. 由萬有引力公式,表明當r為零時,萬有引力為無窮大。
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【題目】某實驗小組要描繪一只小燈泡L(2.5V0.3A)的伏安特性曲線.
實驗中除導線和開關外,還有以下器材可供選擇:
電源E(3.0,內(nèi)阻約0.5Ω)
電壓表V1(0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)
電壓表V2(0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)
電流表A1(0.6Ω,內(nèi)阻約0.125Ω)
電流表A2(0~3A,內(nèi)阻約0.025Ω)
滑動變阻器R(0~5Ω)
(1)電壓表應選擇______,電流表應選擇 _____.
(2)應選擇圖1中哪一個電路圖進行實驗?_____
(3)根據(jù)圖1中所選擇的電路,將圖2中各器件連接成完整的電路_____.
(4)在閉合開關前,滑動變阻器的滑片應滑動到_____端(填寫“左”或“右”).
(5)根據(jù)正確的實驗電路圖,該小組同學測得多組電壓和電流值,并在下圖中畫出了小燈泡L的伏安特性曲線.由圖可知,隨著小燈泡兩端電壓的增大,燈絲阻值也增大,原因是_________________.當小燈泡兩端電壓為1.40 V時,其電阻值約為____Ω.
(6)將小燈泡L接入下圖所示電路,通過實驗釆集數(shù)據(jù),得到了電壓表示數(shù)U 隨電流表示數(shù)I 變化的圖象,下圖的各示意圖中能正確反映UI關系的是_________.
(7)若將一個上述規(guī)格的小燈泡,與10Ω的定值電阻串聯(lián),接在兩端電壓恒為E = 3V的電源上(內(nèi)阻不計),則通過小燈泡的電流為 ________A.(請作圖求解)
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【題目】磁流體發(fā)電的原理與霍爾效應非常類似.如圖2所示,磁流體發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道的長為L、寬為d、高為h,上下兩面是絕緣板.前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導體板,兩導體板與開關S和定值電阻R相連.整個管道置于磁感應強度大小為B、方向沿z軸正方向的勻強磁場中.管道內(nèi)始終充滿電阻率為ρ0的導電液體(有大量的正、負離子),且開關閉合前后,液體在管道進、出口兩端壓強差的作用下,均以恒定速率v0沿x軸正向流動,液體所受的摩擦阻力不變.
(1)求開關閉合前,M、N兩板間的電勢差大小U0;
(2)求開關閉合后,M、N兩板間的電勢差大小U;
(3)關于該裝置內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化和各力做功,下列說法中正確的是()
A.該發(fā)電機內(nèi)部由于電荷隨導電液體沿x軸方向運動,因此產(chǎn)生了垂直于x軸方向的洛倫茲力分量.這個力使電荷向側(cè)面兩板聚集,克服靜電力做功,形成電動勢,是電源內(nèi)部的非靜電力
B.閉合開關后,由于導電液體內(nèi)部產(chǎn)生了從M到N的電流,因此導電液體受到安培力的作用,安培力對流體做正功
C.雖然洛倫茲力不做功,但它的一個分量對電荷做正功,另一個分量對電荷做負功,以這兩個分量為媒介,流體的動能最終轉(zhuǎn)化為回路中的電能
D.為了維持流體勻速運動,管道兩端壓強差產(chǎn)生的壓力克服摩擦阻力和安培力做功,是整個發(fā)電機能量的來源
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【題目】關于法拉第電磁感應定律,下面說法正確的是
A. 線圈中的磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢就越大
B. 線圈中的磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢就越大
C. 線圈中的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢就越大
D. 線圈放在磁場越強的地方,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢就越大
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【題目】如圖所示,在一個范圍足夠大、垂直紙面向里的勻強磁場中,用絕緣細線將金屬棒吊起,使其呈水平狀態(tài).已知金屬棒長L=0.1 m,質(zhì)量m=0.05 kg,棒中通有I=10 A的向右的電流,取g=10 m/s2.
(1)若磁場的磁感應強度B=0.2 T,求此時金屬棒受到的安培力F的大;
(2)若細線拉力恰好為零,求磁場的磁感應強度B的大。
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【題目】關于磁感應強度,下列說法正確的是( 。
A. 由可知,B與F成正比與IL成反比
B. 通電導線受安培力不為零的地方一定存在磁場,通電導線不受安培力的地方一定不存在磁場(即B=0)
C. 通電導線放在磁場中的某點,那點就有磁感應強度,如果將通電導線拿走,那點的磁感應強度就為零
D. 磁場中某一點的磁感應強度由磁場本身決定的,其大小和方向是唯一確定的,與通電導線無關
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【題目】如圖所示,在固定的水平桿上,套有質(zhì)量為m的光滑圓環(huán),輕繩一端拴在環(huán)上,另一端系著質(zhì)量為M的木塊,現(xiàn)有質(zhì)量為m0的子彈以大小為v0的水平速度射入木塊并立刻留在木塊中,重力加速度為g,下列說法正確的是
A. 子彈射入木塊后的瞬間,速度大小為
B. 子彈射入木塊后的瞬間,繩子拉力等于
C. 子彈射入木塊后的瞬間,環(huán)對輕桿的壓力大于
D. 子彈射入木塊之后,圓環(huán)、木塊和子彈構成的系統(tǒng)動量守恒
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