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如图1所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1...

如图1所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示.求杆的质量m和加速度a.
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导体棒运动时切割磁感线产生感应电流,使棒受到向左的安培力,根据感应电流的大小写出安培力的表达式结合牛顿第二定律求出F与t的关系式,然后将图象上的数据代入即可求解. 【解析】 导体杆在轨道上做匀加速直线运动,用υ表示其速度,t表示时间,则有: υ=at                   ① 杆切割磁力线,将产生感应电动势: E=Blυ                  ② 在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流    ③ 杆受到的安培力的 f=BIl   ④ 根据牛顿第二定律,有 F-f=ma  ⑤ 联立以上各式,得     ⑥ 由图线上取两点代入⑥式,可解得: a=10m/s2,m=0.1kg 故杆的质量为m=0.1kg,其加速度为a=10m/s2.
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考点分析:
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将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内,就构成了简单的“水果电池”,其电动势约为1.5V,可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V,额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡.原因是流过小灯泡的电流太小了,经实验测得还不足3mA.为了精确的测定水果电池的电动势和内阻,现提供电流表(量程为3mA,内阻为10Q)、电压表(量程为1.5V,内阻为3kQ)以及滑动变阻器、开关和导线等实验器材.
(1)请画出实验应采用的电路图
(2)若给出的滑动变阻器有两种规格:A(0:30Q)、B(0:3kQ),本实验中滑动变阻器应选用(填字母代号)______
(3)根据实验记录,经描点、连线得到的U-I图象如下图所示.由图可知:水果电池的电动势为E=______V,内阻为r=______Q.
(4)若不计偶然误差,用以上的方法测量出的水果电池的电动势和内阻与真实值相比电动势E______,内阻r______(填偏大、偏小或相等).

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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