(14分)处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接电阻或电容器.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度的大小B=2T,质量为0.02 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触。若将下端连接阻值为R=20Ω的电阻,如图所示,(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1) 当金属棒下滑速度达到稳定时,求该速度的大小.
(2) 当金属棒下滑速度达到0.4m/s时,求加速度的大小.
(3) 若将下端连接的电阻换成电容为C=10000μF的电容器,求金属棒下滑的加速度.
(12分)一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1kΩ.到目的地经变压器T2降压,使额定电压为220V的用电器正常工作。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,T1和T2为理想变压器,发电机处于满负荷工作状态,试求:
(1) 输电线上的功率损失和电压损失。
(2) T1和T2 原、副线圈匝数比各为多少?
(12分)如图所示,一束电子的电荷量为e,以速度v垂直左边界射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间又是多少?
(10分)如图所示,abcd是一边长为l的匀质正方形导线框,总电阻为R,今使线框以恒定速度v水平向右穿过方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域.已知磁感应强度为B,磁场宽度为3l,求线框在进入磁场区和穿出磁场区两个过程中a b两点间电势差的大小.
(8分)图甲是一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调零,用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度处,现用该表测一未知电阻,指针偏转到满刻度的处,则该电阻的阻值为 。再用多用表的欧姆档进行测量,将选择开关置于“×10”档,将两表笔短接调整欧姆档调零旋钮,使表针指向电阻刻度线右端的零刻度线,将电阻接在两表笔间,发现指针偏角较小,换用 档重新调零测量(填“×1”或“×100”),指针所指位置如图乙所示,此被测电阻的阻值约为__________。
(6分)下面是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格如下:
A.待测电阻Rx(阻值在900~1000Ω)一只
B.电压表V(量程10V,内阻Rv约为3kΩ)一只
C.电流表A(量程10mA,内阻RA约为1Ω)
D.滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1.5A)
E.滑动变阻器R(最大阻值10kΩ,额定电流0.5A)
F.电源E (电动势9V, 内阻不计)
G.开关一个,导线若干
请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量待测电阻Rx的实验电路。要求能多次测量,尽可能减少测量误差,试在方框内画出符合要求的实验电路图,滑动变阻器应选用 (选填器材前的字母)。