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如图所示为水平面内的两条相互平行的光滑金属导轨,电阻可以忽略不计,轨道间距为l。...

如图所示为水平面内的两条相互平行的光滑金属导轨,电阻可以忽略不计,轨道间距为l。导轨所处水平面内存在着竖直方向的匀强磁场,磁感应强度为B。两导体杆a和b垂直于导轨放置,它们的质量分别为m和2m,电阻分别为r和2r。现给导体杆a一沿导轨方向的初速度v0,若两杆始终都只能沿导轨方向运动,且除匀强磁场外其他磁场不计,试求:当杆a的速度减为v0/2时

(1)两导体杆的加速度分别为多大?

(2)两杆上分别产生了多少焦耳热?

(3)已经有多少电量流过了杆a?两导体杆间距相比最初增加了多少?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)根据楞次定律,a杆受向左的安培力向右作减速运动,b杆受向右的安培力向右作加速运动,两杆受力等大反向,因此两杆系统动量守恒。当a杆的速度为v1=v0/2时,b杆的速度设为v2,有 mv1+2mv2=mv0                   (2 分) 可得v2= v0/4 根据感应电动势规律可得此时两杆电动势 E1=Blv1=Blv0 E2=Blv2=Blv0 根据闭合回路欧姆定律,回路电路为 I= 根据安培力性质,两杆所受安培力大小为 F=BIl=                   (2分) 根据牛顿第二定律,两杆加速度大小分别为 a1==,a2==  (2分) (2)由于两杆的动能通过电磁感应转化为电能且由焦耳热方式放出,根据能量守恒,电路放出内能 Q==     (2分) 因为两杆电流在任意时刻都相等,所以两杆发热量与电阻成正比,两杆分别产生热量 Q1== Q2==                          (1分) (3)由安培力性质,杆受到的安培力 F=BIl 在一段很短的时间Δt内,由于电流可看做稳定,安培力产生冲量 Δτ=FΔt=BlΔq               (2分) 其中Δq为时间Δt内通过电路的电量,因为B、l都不变,所以即使在较长时间内此式结果仍成立。 又根据动量定理,a杆受到的安培力冲量大小为 τ=mv0-mv1= 所以通过a杆的总电量 q==                (1分) 由法拉第电磁感应定律,电路中的总电动势 E= 其中ΔS为电路面积的变化量,Δt为一段很短的时间 由闭合回路欧姆定律,电路中电流 I= 由电流与电量关系 Δq=IΔt 根据以上三式可得 Δq=               (2分) 因为B、r都不变,所以此式在一段较长时间内仍成立,因此电路面积增加量为 S= 两杆间距增加 x=              (1分) 【解析】略
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考点分析:
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某一直流电动机提升重物的装置如图所示,重物的质量m=5kg,g=9.8m/s2,电源提供的电压U=110V,不计一切摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=0.5A,求:

(1)由此可知电动机线圈的电阻R是多少?

(2)电动机的反电动势为多少?

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水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m,上面有一质量为0.04kg的不计内阻的均匀金属棒ab,电源电动势为6V,内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω时,要在金属棒所在位置施加一个垂直于ab的匀强磁场,才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零。(g=10m/s2)

(1)求匀强磁场的大小和方向.

(2)若保持磁感应强度B的大小不变,方向顺时针转37°,此时ab仍然静止,则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大?

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有同学测量水果电池的电动势和内阻,能够使用的测量仪器有电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、开关及导线若干。

(1)该实验有多种测量方法,试画出在下列限制条件下的测量电路图(不必考虑量程问题)。

①不用电阻箱;②不用电压表;③不用电流表

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 (2)某同学用(1)问中的方案①做此实验,并且采用作图法处理数据。假若能够用理想电表做该实验,做出的图像如图所示的话,请在此图基础上定性地画出由于电表并非理想而测出的实际图像。

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(1)(4分)如图所示为利用游标卡尺测量一物体长度的读数情况,其示数应读为__________mm;

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(2)(8分)如图所示为洛伦兹力演示仪的示意图,电子束由电子枪产生,玻璃泡内充有稀薄的气体,在电子束通过时能够显示电子的径迹。设电子枪上所加电压为U1,励磁线圈所加电压为U2

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①若要达到如图所示的演示效果,以结构示意图为准,励磁线圈中的电流应为__________(填“顺时针”或“逆时针”)方向,电子枪的A级应连接电源的_______(填“正极”或“负极”)。

②如果想要使电子运行的圆轨迹变大,可以______ U1或者_______ U2。(填“升高”或“降低”)

 

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如图所示,将质子和α粒子(He原子核)混合,以几乎为零的速度注入一平板电容器使之加速,射出的粒子束让其垂直射入具有一定宽度的磁场,结果两种粒子都从磁场另一平行边界射出,且其中一束刚好能穿越磁场。不考虑重力和粒子间相互的影响,以下说法正确的有(     )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A. 刚好穿越磁场的为α粒子

B. 两种粒子在磁场中运动的时间相等

C. 若将磁场宽度加倍仍然有粒子可以穿越磁场

D. 若将加速电压减半则粒子将都不可能穿越磁场

 

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