(15分)如图所示,U形导轨固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨围成正方形,边长为L,金属棒接入电路的电阻为R,导轨的电阻不计.从t=0时刻起,加一竖直向上的匀强磁场,其磁感应强度随时间的变化规律为B=kt,(k>0),设金属棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
(1)求金属棒滑动前,通过金属棒的电流的大小和方向;
(2)t为多大时,金属棒开始移动?
(3)从t=0时刻起到金属棒开始运动的过程中,金属棒中产生的焦耳热多大?
(15分)如图所示,在x轴上方有磁感应强度为B的匀强磁场,一个质量为m,电荷量为的粒子,以速度v从O点射入磁场,已知,粒子重力不计,求:
(1)粒子的运动半径,并在图中定性地画出粒子在磁场中运动的轨迹;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)粒子经过x轴和y轴时的坐标.
(14分)为了研究某导线的特性,某同学所做部分实验如下:
(1)用螺旋测微器测出待测导线的直径,如图甲所示,则螺旋测微器的读数为
mm;
(2)用多用电表直接测量一段导线的阻值,选用“×10”倍率的电阻档测量,发现指针偏转角度太大,因此需选择 倍率的电阻档(选填“×1”或“×100”),欧姆调零后再进行测量,示数如图乙所示,则测量值为 Ω;
(3)另取一段同样材料的导线,进一步研究该材料的特性,得到电阻R 随电压U变化图像如图丙所示,则由图像可知,该材料在常温时的电阻为 Ω;当所加电压为3.00V时,材料实际消耗的电功率为 W.(结果保留两位有效数字)
(12分)在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中,提供的器材有:
A.干电池一节
B.电流表(量程0.6A)
C.电压表(量程3V)
D.开关S和若干导线
E.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω,允许最大电流1A)
F.滑动变阻器R2(最大阻值200Ω,允许最大电流0.5A)
G.滑动变阻器R3(最大阻值2000Ω,允许最大电流0.1A)
(1)按图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选 (填“R1”、“R2”或“R3”).
(2)图乙电路中部分导线已连接,请用笔画线代替导线将电路补充完整.要求变阻器的滑片滑至最左端时,其使用电阻值最大.
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,读取电压表和电流表的的示数.用同样方法测量多组数据,将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中,请作出UI图线,由此求得待测电池的电动势E= V,内电阻r = Ω.(结果保留两位有效数字)
所得内阻的测量值与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”)
如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路.当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是( )
A.向右加速运动 B.向右减速运动
C.向左加速运动 D.向左减速运动
如图所示,a、b灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”,闭合开关,调节R,能使a、b都正常发光.断开开关后重做实验,则 ( )
A.闭合开关,a将慢慢亮起来,b立即发光
B.闭合开关,a、b同时发光
C.闭合开关稳定时,a、b亮度相同
D.断开开关,a逐渐熄灭,b灯闪亮一下再熄灭