(20分)如图甲所示,间距为 L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为 q 的斜面上。在 MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为 B;在 CDEF 矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场,磁感应强度 Bt 随时间 t 变化的规律如图乙所示,其中 Bt 的最大值为 2B。现将一根质量为 M、电阻为 R、长为 L 的金属细棒 cd 跨放在 MNPQ 区域间的两导轨上并把它按住,使其静止。在 t=0 时刻,让另一根长也为 L 的金属细棒 ab 从 CD 上方的导轨上由静止开始下滑,同时释放 cd 棒。已知 CF 长度为 2L,两根细棒均与导轨良好接触,在 ab 从图中位置运动到 EF 处的过程中,cd 棒始终静止不动,重力加速度为 g;tx 是未知量。
(1)求通过 cd 棒的电流,并确定 MN PQ 区域内磁场的方向;
(2)当 ab 棒进入 CDEF 区域后,求 cd 棒消耗的电功率;
(3)求 ab 棒刚下滑时离 CD 的距离。
(1)、垂直于斜面向上;(2)
;(3)
。
【解析】(20分)(1)如图示,
cd 棒受到重力、支持力和安培力的作用而处于平衡状态,由力的平衡条件有 BIL=Mg sinq (2分)
解得 (2分)
上述结果说明回路中电流始终保持不变,而只有回路中电动势保持不变,才能保证电流不变,因此可以知道:在 tx 时刻 ab 刚好到达 CDEF 区域的边界 CD。在0~tx 内,由楞次定律可知,回路中电流沿 abdca 方向,再由左手定则可知,MNPQ 区域内的磁场方向垂直于斜面向上 (2分)
(2)ab 棒进入 CDEF 区域后,磁场不再发生变化,在 ab、cd 和导轨构成的回路中,ab 相当于电源,cd 相当于外电阻
有 (4分)
(3)ab 进入 CDEF 区域前只受重力和支持力作用做匀加速运动,进入 CDEF 区域后将做匀速运动。设 ab 刚好到达 CDEF 区域的边界 CD 处的速度大小为 v,刚下滑时离 CD 的距离为 s (1分)
在 0~tx 内:由法拉第电磁感应定律有
(2分)
在 tx 后:有 (2分)
(1分)
解得: (1分)
由 (1分)
解得
(2分)
科目:高中物理 来源: 题型:
U/V | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.20 | 1.50 | 1.60 |
I/A | 0.20 | 0.45 | 0.80 | 1.25 | 1.80 | 2.81 | 3.20 |
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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
πd2RL |
4ρ |
πd2RL |
4ρ |
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科目:高中物理 来源: 题型:
(分)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20 cm2。螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω, R2=5.0Ω, C=30μF 。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。求:
(1)螺线管中产生的感应电动势;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率;
(3)S断开后,流经R2的电量。
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科目:高中物理 来源: 题型:
(1)(2分)在用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验中提供了如下器材:
①待测电阻Rx(约100 Ω);
②直流毫安表(量程0~20 mA,内阻约50 Ω);
③直流电压表(量程0~3 V,内阻约5 kΩ);
④直流电源(输出电压3 V,内阻可不计);
⑤滑动变阻器(阻值范围0~15 Ω,允许最大电流1 A);
⑥电键一个,导线若干条.
实验要求最大限度的减小误差,则毫安表的连接应选择__________(填“内接” 或“外接”)的连接方式;滑动变阻器的连接应选择__________(填“限流” 或“分压”)的连接方式。
(2)(6分)用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的电动势约为2V,内电阻很小。除蓄电池、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:
A.电压表 (量程3V) B.定值电阻R0(阻值4Ω,额定功率4W)
C.电流表 (量程3A) D.电流表 (量程0.6A)
E.滑动变阻器R(阻值范围0—20Ω,额定电流1A)
①电流表应选____________;(填器材前的字母代号)。
②根据实验数据作出U—I图像(如图乙所示),则蓄电池的电动势E =_________V,内阻r =________Ω;(均保留三位有效数字)
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