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如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平成角的倾斜金属导轨上,导轨...

如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平成角的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计。

求:(1)若导轨光滑,电源电动势E多大时能使导体杆静止在导轨上?

2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为,且不通电时导体不能静止在导轨上,则要使杆静止在导轨上,求电源的电动势的范围?

 

(1);(2) 【解析】 (1)将空间立体图改画为如图所示的侧视图, 并对杆进行受力分析,由平衡条件得F-Nsinθ= 0,Ncosθ-mg=0, 而 由以上三式解得 (2)有两种可能性:一种是E偏大,I偏大,F偏大,导体杆有上滑趋势,摩擦力f沿斜面向下,选沿斜面向上为正方向,根据平衡条件有 Fcosθ-mgsinθ-μ(mgcosθ+ Fsinθ)=0 根据安培力公式有 以上两式联立解得。 另一种可能是E偏小,摩擦力f沿斜面向上,同理可得 综上所述,电池电动势的取值范围是: 。  
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考点分析:
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为了测定某电池的电动势(约10V~11V)和内电阻(小于),需要把一个量程为5V的直流电压表接一固定电阻(用电阻箱代替),改装为量程为15V的电压表,然后用伏安法测电源的电动势和内电阻,以下是该实验的操作过程:

(1)把电压表量程扩大,实验电路如图甲所示,请完成第五步的填空.

第一步:把滑动变阻器滑动片移至最右端

第二步:把电阻箱阻值调到零

第三步:闭合电键

第四步:把滑动变阻器滑动片调到适当位置,使电压表读数为4.5V

第五步:把电阻箱阻值调到适当值,使电压表读数为_______V

第六步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其它线路,即得量程为15V的电压表

(2)上述实验可供选择的器材有:

A.某电池(电动势约10V~11V,内电阻小于2Ω)

B.电压表(量程为5V,内阻约4KΩ)

C.电阻箱(阻值范围0~9999Ω)

D.电阻箱(阻值范围0~99999Ω)

E.滑动变阻器(阻值为0~20Ω,额定电流2A)

F.滑动变阻器(阻值为0~20KΩ,额定电流0.2A)

电阻箱应选_________,滑动变阻器应选_________(用大写字母表示).

(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电源电动势E和内电阻r,实验电路如图乙所示,得到多组电压U和电流I的值,并作出U—I图线如图丙所示,可知电池的电动势为___________V,内电阻为_______Ω.(保留3位有效数字)

 

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某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:

1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲,由图可知其长度L=_____________mm

2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径D=_____________mm

3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为_________

4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:

待测圆柱体电阻R

直流电源E(电动势4V,内阻不计)

开关S导线若干

电流表A1(量程04mA,内阻约50Ω

电流表A2(量程010mA,内阻约30Ω

电压表V1(量程03V,内阻约10kΩ

电压表V2(量程015V,内阻约25kΩ

滑动变阻器R1(阻值范围015Ω,允许通过的最大电流2.0A

滑动变阻器R2(阻值范围02kΩ,允许通过的最大电流0.5A

电流表选择_________,电压表选择_________,滑动变阻器选择________

为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在框中画出测量的电路图____________,并连接实物图_____________

5)若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等,若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用UI表示,则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ________.(不要求计算,用题中所给字母表示)

 

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如图,有一矩形区域abcd,水平边ab长为,竖直边ad长为h=1m。质量均为m、带电量分别为+q-q的两粒子,.当矩形区域只存在场强大小为E=10N/C、方向竖直向下的匀强电场时,+qa点沿ab方向以速率进入矩形区域,轨迹如图。当矩形区域只存在匀强磁场时-qc点沿cd方向以同样的速率进入矩形区域,轨迹如图。不计重力,已知两粒子轨迹均恰好通过矩形区域的几何中心。则(  )

A.由题给数据,初速度可求

B.磁场方向垂直纸面向外

C.-q做匀速圆周运动的圆心在b

D.两粒子各自离开矩形区域时的动能相等。

 

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如图,为探讨霍尔效应,取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体,给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面MN间电压为U.下列说法中正确的是:

A.M板比N板电势高

B.导体单位体积内自由电子数越多,电压表的示数越大

C.导体中自由电子定向移动的速度为

D.M板比N板电势低

 

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如图,在半径为R的圆形区域内,有匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于圆平面向里(未画出).一群比荷为的负离子以相同速率v0(较大),由P点(PQ为水平直径)在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后,又飞出磁场(不计重力),则下列说法正确的是(    )

 

A.离子在磁场中运动的半径一定相等

B.Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长

C.沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大

D.如果入射速率,则沿各个方向射入的离子在飞离开磁场时的速度方向均竖直向下

 

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