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对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而...

对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。

(1)一段横截面积为S、长为L的直导线,将该导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,电流方向与磁场方向垂直。若导线内单位体积内有n个自由电子,电子电量为-e,形成电流的自由电子定向移动的速率均为v。试根据通电导线在匀强磁场中受到的安培力,推导电子在磁场中受到的洛伦兹力的表达式。

(2)带电粒子可以在电场或磁场中做匀速圆周运动。已知电子质量为m,电荷量为-e。

a. 电子绕氢原子核做匀速圆周运动,已知半径为r,氢原子核的电量为+e,静电力常量为k,则电子绕核转动的等效电流多大?

b. 电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,则电子做圆周运动的等效电流多大?

 

(1)略;(2), 【解析】(1)导体中电流大小:I=q/t t时内电子运动的长度为vt,则其体积为svt,通过导体某一截面的自由电子数为:N=nSvt 该时间内通过导体该截面的电量:q=nSvte 联立可得:I=nesv 这段导线受到的安培力:F安=BIL=BnesvL 导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和等于安培力:NF洛=nSLF洛=BnesvL 故F洛=Bev (2)a、电子绕氢原子核做匀速圆周运动,库仑力充当向心力: , t时间内通过截面的电量为: 联立得,等效电流: b、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力: t时间内通过截面的电量为: 联立得,等效电流:  
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考点分析:
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如图所示,长为l的绝缘细线一端悬于O点,另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中,小球静止在A点,此时细线与竖直方向成37°角。重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

(1)试判断带电小球的电性;

(2)求该匀强电场的电场强度E的大小;

(3)若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧,将小球由静止释放,求小球运动到最低点时绳上的拉力大小。

 

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如图所示,边长为l的正方形abcd区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电子从ad的中点M处沿垂直ad的方向射入磁场,恰好从c点射出。已知电子质量为m,带电量为-e,求:

(1)用直尺、圆规和铅笔画出电子的运动轨迹;

(2)电子入射时的速度v大小;

(3)若增大电子的入射速度,试定性判断电子在磁场中的运动时间如何变化。

 

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某实验小组要描绘一只小灯泡L(2.5V  0.3A)的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:

电源E(3.0V,内阻约0.5

电压表V1(0~3V,内阻约3k

电压表V2(0~15V,内阻约15k

电流表A1(0.6A,内阻约0.125

电流表A2(0~3A,内阻约0.025

滑动变阻器R1(0~5

滑动变阻器R2(0~1750

(1)电压表应选择__________,电流表应选择__________,滑动变阻器应选择__________

(2)实验过程中要求小灯泡两端电压从零开始调节,应选择图1中哪一个电路图进行实验?__________

(3)实验过程中,电流表和电压表的一组示数如下图2所示,则此时电流表和电压表的读数分别为__________A和__________V。

(4)根据正确的实验电路,该小组同学测得多组电压和电流值,并在图3中画出了小灯泡L的伏安特性曲线。由图可知,随着小灯泡两端电压的增大,灯丝阻值__________,原因是____________________

(5)若将这个小灯泡L直接接在电动势为3V,内电阻为3的直流电源两端,则小灯泡的电功率为_________W(结果保留2位有效数字)。

 

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某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验。

(1)他采用如图甲所示的实验电路进行测量。图乙给出了做实验所需要的各种仪器。请按电路图把它们连成实验电路。

(2)根据实验数据做出U-I图象,如上图丙所示,该电池的电动势E=_____V,内电阻r=___

(3)这位同学对以上实验进行了误差分析,其中正确的是__________

A. 实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用

B. 实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用

C. 电动势的测量值小于电动势的真实值

D. 内电阻的测量值大于内电阻的真实值

 

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如图所示,空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场,一质量为0.2kg,且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板的左端无初速放置一质量为0.1kg,电荷量q=+0.2C的滑块,滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左,大小为0.6N的恒力,g取10m/s2。则(     )

A.木板和滑块一直以2m/s2做匀加速运动

B.滑块先做匀加速运动,再做加速度减小的加速运动,最后做匀速运动

C.最终木板以2m/s2做匀加速运动,滑块以10m/s做匀速运动

D.最终木板以3m/s2做匀加速运动,滑块以10m/s的匀速运动

 

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