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用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb´...

用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb´a´.如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行.设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略不计.可认为方框的aa´边和bb´边都处在磁极间,极间磁感应强度大小为B.方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力).manfen5.com 满分网
(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长);
(2)若已知方框下落的时间为t时,下落的高度为h,其速度为vt(vt<vm).则在同一时间t内,通过方框电流有效值为多少?
(1)分析方框运动的过程:方框从静止释放后,切割磁感线产生感应电流,受到向上的安培力,先做加速度减小的加速运动,最后做匀速运动,速度达到最大.根据力的平衡知识和安培力公式求解最大速度vm. (2)根据能量守恒定律求热量,再用焦耳定律求解电流有效值. 【解析】 (1)线框被释放后先做速度增大、加速度逐渐减小的直线运动,当加速度等于零时线框的速度达到最大,此后线框匀速下落 根据平衡条件:mg-FA=0…① 又质量m=4AdL…② 线框受到的安培力合力FA=2BlL…③ 电流I=…④ 线框中总电动势E总=2BLv…⑤ 线框电阻R=…⑥ 联立得最大速度vm=. (2)依据能量守恒定律得mgh=+Q…⑦ 由焦耳定律得 Q=…⑧ 由②⑥及⑦⑧解得I=A  答: (1)方框下落的最大速度vm. (2)在同一时间t内,通过方框电流有效值为A.
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考点分析:
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某同学设计了一个测定圆周运动角速度的实验在如图甲所示的装置中,利用喷漆桶能够向外喷射速度一定的油漆雾滴(喷射速度v可选择不同值且为已知),一个直径为D=40cm的纸带环,安放在一个可以按照一定转速转动的固定转台上,纸带环上刻有一条狭缝A,在狭缝A的正对面画一条标志线.雾滴所受的空气阻力极小,可忽略在转台开始转动达到稳定转速时,向侧面同样开有狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴,当狭缝A转至与狭缝B正对平行时,雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下痕迹.改变喷射速度重复实验,在纸带上留下一系列的痕迹a、b、c、D.将纸带从转台上取下来,展开平放,如图乙所示
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已知vmanfen5.com 满分网,请你帮该同学完成下列任务:
(1)设喷射到纸带上的油漆雾滴痕迹到标志线的距离为S,则
从图乙可知,在a、b、c、d四个点中速度最大的雾滴到标志线的距离S1=______cm.;
(2)若雾滴喷射速度为v,试求解转台转动的角速度ω为多少?(用字母表示)
(3)若以纵坐标表示雾滴速度v、横坐标表示雾滴距标志线距离的倒数1/s,画出v-1/s图线如图丙所示,试计算转台转动的角速度ω值.
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如图(甲)所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3T.未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流的大小.
某同学对棒中恒定电流的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图).
当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡.有tanθ=manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网,得I=manfen5.com 满分网=11.25A.
(1)请判断,该同学的解法正确吗?若不正确则请指出错在哪里?
(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果.

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有一个标有“12V、24W”的灯泡,为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率,需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,现有如下器材:
A.直流电源15V(内阻可不计)
B.直流电流表0~0.6A~3A(内阻0.5Ω、0.1Ω)
C.直流电流表0~300mA(内阻约5Ω)
D.直流电压表0~3V~15V(内阻约3kΩ、15kΩ)
E.直流电压表0~25V(内阻约200kΩ)
F.滑动变阻器10Ω、5A
G.滑动变阻器1kΩ、3A
(1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡,为了完成实验需要从上述器材中再选用______(用序号字母表示).
(2)在相应方框内画出最合理的实验原理图.
(3)若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图11所示,由 这条曲线可得出:正常发光条件下,灯丝消耗的电功率是______;如果灯丝电阻与(t+273)的大小成正比,其中t为灯丝摄氏温度值,室温t=27℃,则正常发光时灯丝的温度是______℃.
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某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦.实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.
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(1)该同学在一条比较理想的纸带上,依次选取0、1、2、3、4、5共六个计数点,分别测量后5个计数点与计数点0之间的距离,并计算出它们与0点之间的速度平方差△v2(△v2=v2-v2),填入下表:
计数点s/cm△v 2/m2•s-2
计数点0//
11.600.04
23.600.09
36.000.15
47.000.19
59.200.23
请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象.若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为______N.(结果保留两位有效数字)
(2)该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是______,实验操作中改进的措施是______
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两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定定值电阻R、电源的电动势E和内电阻r,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据,另一同学记录是电流表A和电压表V2的测量数据.根据数据描绘了如图乙所示的两条U-I直线.则图象中两直线的交点表示的物理意义是( )
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A.滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端
B.电源的输出功率最大
C.定值电阻R上消耗的功率为0.5 W
D.电源的效率达到最大值
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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