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如图甲所示,放置在水平桌面上的两条光滑导轨间的距离L=1m,质量m=1kg的光滑...

如图甲所示,放置在水平桌面上的两条光滑导轨间的距离L=1m,质量m=1kg的光滑导体棒放在导轨上,导轨左端与阻值R=4Ω的电阻相连,导体棒及导轨的电阻不计,所在位置有磁感应强度为B=2T的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向下.现在给导体棒施加一个水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2s测量一次导体棒的速度,乙图是根据所测数据描绘出导体棒的v﹣t图象.设导轨足够长.

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求:(1)力F的大小;

(2)t=1.2s时,导体棒的加速度;

(3)估算1.6s内电阻R上产生的热量.

 

(1)力F的大小为10N; (2)t=1.2s时,导体棒的加速度为3m/s2; (3)1.6s内电阻R上产生的热量为48J. 【解析】 试题分析:(1)由图象可知:v=10m/s时导体棒匀速运动,安培力等于拉力F,由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和平衡条件求出力F的大小. (2)导体运动后,水平方向受到F、安培力两个力.由图象可知,时间t=1.2s时导体棒的速度,由牛顿第二定律求得加速度. (3)由图象与坐标轴所包围的面积表示位移,根据能量守恒定律求解. 【解析】 (1)由图可知,导体棒运动的速度达到v1=10m/s时开始做匀速运动,此时安培力和拉力F大小相等. 匀速运动后导体棒上的电动势:E1=BLv1, 导体棒受的安培力: 则:F=F1=10N (2)由图可知,时间t=1.2s时导体棒的速度 v2=7m/s 此时导体棒上的电动势:E2=BLv2, 导体棒受的安培力:=N=7N 由牛顿定律得: (3)由图知,到1.6s处,图线下方小方格的个数为40个,每个小方格代表的位移为:△x=1×0.2m=0.2m 所以1.6s内导体棒的位移为:x=0.2×40m=8m 拉力F做功为:W=Fx=10×8J=80J 由图知此时导体棒的速度 v3=8m/s 导体棒动能 根据能量守恒定律,产生的热量 Q=W﹣EK=80J﹣32J=48J 答: (1)力F的大小为10N; (2)t=1.2s时,导体棒的加速度为3m/s2; (3)1.6s内电阻R上产生的热量为48J. 【点评】本题电磁感应中的力学问题,电磁感应与力联系的桥梁是安培力,这种类问题关键在于安培力的分析和计算.  
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考点分析:
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如图所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为d,电场方向在纸平面内,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从O点以速度v0沿垂直电场方向进入电场,在电场力的作用下发生偏转,从A点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半,当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致,(带电粒子重力不计)求:

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(1)粒子从C点穿出磁场时的速度v;

(2)电场强度E和磁感应强度B的比值满分5 manfen5.com

(3)拉子在电、磁场中运动的总时间.

 

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如图所示,两光滑金属导轨,间距d=0.2m,在桌面上的部分是水平的,处在磁感应强度B=0.1T、方向竖直向下的有界磁场中,电阻R=3Ω,桌面高H=0.8m,金属杆ab质量m=0.2kg、电阻r=1Ω,在导轨上距桌面h=0.2m高处由静止释放,落地点距桌面左边缘的水平距离s=0.4m,g=10m/s2,求:

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(1)金属杆刚进入磁场时,杆中的电流大小和方向;

(2)整个过程中R上放出的热量.

 

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某同学在实验室测二节干电池的电动势E和内电阻r;可以提供器材有:

A.待测干电池(电动势约3V,内阻约1.5Ω)

B.电流表A1(量程0.6A,内阻r1约0.5Ω)

C.电流表A2(量程1mA,内阻r2=200Ω)

D.滑动电阻器R1(0~20Ω,2.5A)

E.电阻箱R2:最大值9999Ω

以及开关、导线若干

为了尽可能准确地测量待测电源的电动势和内阻,请解答说明下列问题

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(1)因现有器材中没有电压表,该同学用电阻箱R2与电流表      (选填“A1”或“A2”)串联改装为电压表,来测量路端电压.

(2)该同学根据自己设计实验方案,请你用笔完成实物图的连接(如图1).

(3)测量得到的路端电压与电流的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图2所示.

根据各点表示的数据,在图2上用笔描出U﹣I图线.由此求得:E=      V,r=      Ω.(均保留2位有效数字)

(4)用此电源与三个阻值均为2Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为1.3V,则该电路为

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在“测量电阻丝的电阻率”的实验中,

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(1)如图1,用螺旋测微器测量电阻丝的直径为      mm:已知电阻丝的电阻RX约为10Ω,有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用,要求尽量多测几组数据:

A.量程为0﹣0.6A,内阻约为0.5Ω的电流表A1

B.量程为0﹣3A,内阻约为0.1Ω的电流表A2

C.量程为0﹣3V,内阻约为6kΩ的电压表V1

D.量程为0﹣15V,内阻约为30kΩ的电压表V2

E.阻值为0﹣1kΩ,额定电流为0.5A 的滑动变阻器R1

F.阻值为0﹣10Ω,额定电流为2A 的滑动变阻器R2

G.电动势为4V、内阻约为2Ω的蓄电池E

H.开关S,导线若干

(2)除选用G、H外,还应选用的器材是(只填代号)电流表      ,电压表      ,滑动变阻器     

(3)在图2虚线方框中用铅笔画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图.

(4)测量的阻值比真实的阻值      (填“偏大”、“偏小”或“相等”).

 

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如图所示,平行金属导轨与水平面间的倾角为θ,导轨电阻不计,与阻值为R的定值电阻相连,磁感强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一质量为m长为l的导体棒从ab位置获平行斜面的大小为v的初速向上运动,最远到达a′b′的位置,滑行的距离为s,导体棒的电阻也为R,与导轨之间的动摩擦因数为μ.则(  )

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A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为满分5 manfen5.com

B.上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为满分5 manfen5.com

C.上滑过程中电流做功发出的热量为满分5 manfen5.com﹣mgs(sinθ+μcosθ)

D.上滑过程中导体棒损失的机械能为满分5 manfen5.com﹣mgs sinθ

 

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