【题目】如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m,宽为d=0.5 m的光滑金属“U”型导轨,导轨右端接有R1=2 Ω,R2=6 Ω的两个电阻,在“U”型导轨右侧l=1 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻.质量为m=0.1 kg,内阻r=0.5 Ω,导体棒ab以v0=2 m/s初速度从导轨的左端开始向口运动,导轨的电阻忽略不计,g取10 m/s2。求:
(1)第一秒内流过ab电流的大小及方向;
(2)第一秒内流过电阻R1的电荷量;
(3) ab电棒进入磁场瞬间的加速度大小及全过程回路中产生的焦耳热。
【答案】(1)0.25A由a流向b;(2)0.19C;(3) l. 25m/s2,0.175 J。
【解析】
(1)第一秒内磁场随时间均匀变化,由法拉第电磁感应定律有:
E1===0.5V,
所以流过ab的电流 :
,
方向:由a流向b。
(2) 由闭合电路欧姆定律可得,第一秒电阻R1的两端的电压为:
则第一秒流过电阻R1的电流:
第一秒内流过电阻R1的电荷量
(3)依题意可知ab棒在1 s末时刻进入磁场(速度仍为v0),此后磁感应强度保持不变,则
E2=Bdv0=0.5V,
I2== 0.25A,
安培力为:F=BI2d
由牛顿第二定律,有BI2d =ma,
联立可得:
a=l.25m/s2;
根据焦耳定律可得:
Q1=I(R+r)t1=0.125J,
Q2=mv=0.05J,
全过程回路产生的焦耳热:
Q= Q1+ Q2=0.175J;
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【题目】在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出α粒子( )在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量.
(1)放射性原子核用 表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程.
(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.
(3)设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损△m.
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【题目】一个可以自由运动的线圈和一个固定的线圈互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示.当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈将( )
A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.在纸面内平动
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【题目】某发电厂原来用11kV的交变电压输电,后来改用升压变压器将电压升到220kV输电,输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R,则下列说法中正确的()
A.根据公式,提高电压后输电线上的电流降为原来的。
B.根据公式,提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C.根据公式,提高电压后输电线上的功率损失减为原来的
D.根据公式,提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍
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【题目】在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有
A. 升压变压器的输出电压增大
B. 降压变压器的输出电压增大
C. 输电线上损耗的功率增大
D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
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【题目】如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求
(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;
(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。
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【题目】有一条河流,水的流量每秒为,落差,现在这条河流下方建发电站,若发电机的总效率为50%,输出电压为,输电线总电阻,输电线上损失的电功率为发电机输出电功率的6%,g取。
(1)为满足用电的需求,使用户获得的电压,分别求输电线路使用的理想升压变压器、降压变压器的原副线圈的匝数比;
(2)如果输送的电能供“”的电灯使用,正常发光的电灯的盏数为多少?
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【题目】 “太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:如图1所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面,圆心为O,外圆弧面AB的电势为 ,内圆弧面CD的电势为,足够长的收集板MN平行边界ACDB,ACDB与MN板的距离为L.假设太空中漂浮着质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子的影响,不考虑过边界ACDB的粒子再次返回。
(1)求粒子到达O点时速度的大小;
(2)如图2所示,在PQ(与ACDB重合且足够长)和收集板MN之间区域加一个匀强磁场,方向垂直纸面向内,则发现均匀吸附到AB圆弧面的粒子经O点进入磁场后最多有能打到MN板上,求所加磁感应强度的大小;
(3)如图3所示,在PQ(与ACDB重合且足够长)和收集板MN之间区域加一个垂直MN的匀强电场,电场强度的方向如图所示,大小,若从AB圆弧面收集到的某粒子经O点进入电场后到达收集板MN离O点最远,求该粒子到达O点的速度的方向和它在PQ与MN间运动的时间。
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【题目】我校小明同学想测量某段铜导线的电阻率,进行了如下实验。
(1)如图甲所示,采用绕线法用毫米刻度尺测得10匝铜导线总直径为__________cm;
(2)现取长度为L=100m的一捆铜导线,欲测其电阻,在实验前,事先了解到铜的电阻率很小,在用伏安法测量其电阻时,设计图乙电路,则电压表的另一端应接 _________ 填“a”或“b”,测量得电压表示数为4.50V,而电流表选择0~3.0A量程,其读数如图丙所示,则其读数为________A,可得铜的电阻率为 _______ (计算结果保留两位有效数字。小明参考课本上的信息如下图所示,发现计算得到的电阻率有一些偏差,但是实验的操作已经十分规范,测量使用的电表也已尽可能校验准确,请写出一条你认为造成这种偏差的可能原因是_____。
几种导体材料在20C时的电阻率 | |||
材料 | ρ/ Ωm | 材料 | ρ/ Ωm |
银 | 1.6×10-8 | 铁 | 1.0×10-7 |
铜 | 1.7×10-8 | 锰铜合金 | 4.4×10-7 |
铝 | 2.9×10-8 | 镍铜合金 | 5.0×10-7 |
钨 | 5.3×10-8 | 镍铬合金 | 1.0×10-6 |
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