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如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置,其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管...

如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置,其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管子,下部是一截面积为正方形(边长为L)的容器。该容器左右两壁为导体,其他各面是绝缘的,其底部与大气相通。容器内有一个正方形的金属活塞,其边长也为L,可在容器内无摩擦滑动。活塞下面有一轻质弹簧支撑着,已知弹簧的劲度系数为k,(实验中弹簧形变不超过弹性限度);活塞上部充满密度为ρ的绝缘油。容器的左右两壁与一电路连接,被测磁场的磁感线垂直容器的外表面。闭合电键K后,竖直管中油柱的上表面的高度发生变化,以此来指示被测磁场的强弱。

(1)闭合电键K后,油柱的上表面如何移动?

(2)若电流表的示数为I油柱上表面变化的高度为x,则磁感应强度B为多大?

(3)在磁感应强度B保持不变的情况下,要使油柱的上表面高度变化更明显,可采用什么措施?(请列举两条)

 

(1)向下移动 (2) (3)增大电流I(滑动变阻器向上滑动),增大L,减小k、ρ、S均可以使x变化更明显 【解析】(1) 闭合电键K前,活塞受到:重力、弹簧的弹力和液体的压强产生的压力(大气产生的压力上下相互抵消),设这时液体的高度为h0,由受力平衡得:mg+ρgh0•L2=F0   ① F0是开始时弹簧的弹力, 闭合电键K后,电流的方向从右向左,根据左手定则可以判定安培力的方向向下,此时的受力平衡:mg+ρgh•L2+BIL=F   ② 此时向下的力增加了一个,故液体的压强产生的压力要减小,即液体的高度要减小,油柱的是上表面要下降; (2) 油柱上表面下降x,进入容器的液体的体积:△V=S•x 活塞下降的高度: , 液体的高度: ③ 弹簧的弹力变化: ④ 联立①②③④解得: ⑤ ; (3) 通过⑤式可以看出:增大电流I或减小液体的密度ρ,减小弹簧的劲度系数k,减小细管的面积等都可以实现。  
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磁流体发电机,又称等离子发电机,是根据霍尔效应,利用导电流体与磁场发生相对运动而发电的新型发电机。磁流体发电机的原理如图所示。在相距为d,且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,两板通过开关S和灯泡相连。将气体加热到使之高度电离,由于正负电荷一样多,且带电量均为q,故称为等离子体。将其以速度v喷入甲、乙两板之间,这时甲、乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能。试问:

(1)图中哪个极板是发电机的正极?

(2)发电机的电动势多大?

(3)设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子,等离子体流的截面积为S,则发电机的最大功率多大?

 

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十三陵抽水蓄能电站是利用十三陵水库为下库,在蟒山顶上修建上库(又名天池),上下库落差h430m,如图18所示。其工作原理是:白天用电高峰期,将天池中的水引向下游水库,经过水轮机带动发电机产生电;晚上用电低谷期,则用抽水机将水由下游水库引向天池,由此循环来发电。假设某时刻将下游水库的水抽入天池,用电动机带动效率为η60%的离心水泵工作,工作电压为U380V,此时输入电动机的电功率为P19kW,电动机的内阻为r0.4Ω。已知水的密度为ρ1×103kg/m3,重力加速度g10m/s2。求:

(1)电动机内阻消耗的热功率Pr

(2)如果有10台这样的水泵同时工作,将540m3水蓄入天池,需多长时间?(不计进、出水口的水流速度)

 

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某静电场的等势面如图所示,ABC分别为等势面上的三个点,其电势分别为10V8V6V

(1)在图中画出电场线的大致分布;

(2)若将一电子(电荷量为e)从A点移到C点,求电场力做的功W及电势能的变化量ΔEP

(3)若另一电子仅在电场力的作用下从A点经B点运动到C点,且已知经过B时的动能为10eV,求电子到达C点时的动能EKC

提示:在研究微观粒子时常用电子伏特(eV)做能量的单位。1eV等于一个电子经过1V电压加速后所增加的动能)

 

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某实验小组描绘规格为“2.5V  0.6W”的小灯泡的IU特性曲线。实验室提供下列器材:

A.电流表A1(量程为025mA,内阻约0.2

B.电流表A2(量程为0300mA,内阻约1

C.电压表V1(量程为03V,内阻约5k

D电压表V2(量程为015V,内阻约15k

E.滑动变阻器R1010,额定电流1.5A

F.滑动变阻器R201000,额定电流0.5A

G.直流电源(电动势6V,内阻忽略不计)

H.开关一个、导线若干

(1)实验中所用的电流表应选______,电压表应选______,滑动变阻器应选_______(只需填器材前面的字母代号)

(2)若采用如图所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压表的右端应与电路中的________点相连(选填ab)。

(3)开关S闭合之前,图中滑动变阻器的滑片P应该置于_______端(选填cd)。

(4)测量后,该小组根据实验数据,利用Excel拟合出小灯泡的IU特性曲线如图所示。请根据曲线确定小灯泡两端电压为1.5V时,其实际功率P________W

(5)图中描绘的小灯泡伏安特性曲线发生了明显的弯曲,请简要分析其原因______________

 

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如图所示,匀强磁场的宽度为d一正方形金属线框abcd的边长为L,且Ld,线框平面与磁场垂直,bc边与磁场边界平行。线框以垂直于磁场边界的速度v匀速通过磁场区域,则线框进入磁场时产生感应电流的方向是________方向(选填顺时针逆时针);从进入磁场区域,到完全离开磁场区域的过程中,线框中存在感应电流的时间为__________

 

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