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如图,电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨PX、QY相距L=0.5m,底端连接电阻...

如图,电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨PXQY相距L=0.5m,底端连接电阻R=2Ω,导轨平面倾斜角θ=30°,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1T.质量m=40g、电阻R=0.5Ω的金属棒MN放在导轨上,金属棒通过绝缘细线在电动机牵引下从静止开始运动,经过时间t1=2s通过距离x=1.5m,速度达到最大,这个过程中电压表示数U0=8.0V,电流表实数I0=0.6A,示数稳定,运动过程中金属棒始终与导轨垂直,细线始终与导轨平行且在同一平面内,电动机线圈内阻r0=0.5Ωg=10m/s2..求:

1)细线对金属棒拉力的功率P多大?

2)从静止开始运动的t1=2s时间内,电阻R上产生的热量QR是多大?

3)用外力F代替电动机沿细线方向拉金属棒MN,使金属棒保持静止状态,金属棒到导轨下端距离为d=1m.若磁场按照右图规律变化,外力F随着时间t的变化关系式?

 

(1)0.3W;(2)0.224J;(3)F = 0.016t + 0.208(N) 【解析】 (1)根据能量转化和守恒,有解得 P = 0.3W (2)当从静止开始运动经过t1=2s时间,金属棒速度达到最大,设此时为vm,金属棒中电动势为E,电流为I1,受到的安培力为F安,细线的拉力为F拉,则, F安= BI1L P =F拉vm F拉 = mgsinθ + F安 解得 vm= 1m/s 金属棒从静止开始运动到达到最大速度过程中,设整个电路中产生的热量为Q,由能量转化和守恒得 解得 QR=0.224J (3)由图可知 设在t时刻,磁场的磁感应强度为B',金属棒中电动势为E',电流为I',受到的安培力为 F安',则 (T) , F安' =B' I'L F安' 解得 F = 0.016t + 0.208(N)  
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考点分析:
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如图所示,MNPQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨,导轨的右端接理想变压器的原线圈,变压器的副线圈与电阻R20Ω组成闭合回路,变压器的原副线圈匝数之比n1n2110,导轨宽L5m.质量m2kg、电阻不计的导体棒ab垂直MNPQ放在导轨上,在水平外力F作用下,从t0时刻开始在图示的两虚线范围内做简谐运动,其速度随时间变化的规律是v2sin20πt(m/s)。垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B4T。导轨、导线和线圈电阻不计。求:

(1)ab棒中产生的电动势的表达式,ab棒中产生的是什么电流?

(2)电阻R上的热功率P

(3)t0t10.025s的时间内,通过外力F做功需要外界提供给该装置的能量E

 

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如图甲所示,长、宽分别为L1L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环CD(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中B0B1t1均为已知.在0t1的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动.求:

(1)0t1时间内通过电阻R的电流大小;

(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;

(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量.

 

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如图所示,在坐标xoy平面内存在B=20T的匀强磁场,OAOCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程C为导轨的最右端,导轨OAOCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1R2,其R1=4R2=12.现有一足够长、质量m=010kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下,以v=30m/s的速度向上匀速运动,设棒与两导轨接触良好,除电阻R1R2外其余电阻不计,g10m/s2,求:

1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值;

2)外力F的最大值;

3)金属棒MN滑过导轨OC段,整个回路产生的热量.

 

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在同一水平面中的光滑平行导轨PQ相距l1m,导轨左端接有如图所示的电路.其中水平放置的平行板电容器两极板MN部距离d10mm,定值电阻R1R212ΩR3,金属棒ab电阻r,其它电阻不计.磁感应强度B0.5T的匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,悬浮于电容器两极板之间,质量m1×1014kg,带电量q=﹣1×1014C的微粒恰好静止不动.取g10m/s2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好.且运动速度保持恒定.试求:

1)匀强磁场的方向;

2ab两端的路端电压;

3)金属棒ab运动的速度.

 

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温度传感器是一种将温度变化转换为电学物理量变化的装置,它通过测量传感器元件的电学物理量随温度的变化来实现温度的测量,其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻.在某次实验中,为了测量热敏电阻RT0100之间多个温度下的阻值,一实验小组设计了如图甲所示的电路.其中mA是量程为1mA、内阻忽略不计的电流表,E为电源,R为滑动变阻器,R0为电阻箱,S为单刀双掷开关。其实验步骤如下:

A.调节温度,使得RT的温度达到t1

B.将S拨向接点1,调节滑动变阻器R,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I1

C.将S拨向接点2,只调节电阻箱R0,使电流表的读数仍为I1,记下此时电阻箱的读数R1

D.改变RT的温度,重复以上步骤,即可测得该热敏电阻RT的阻值随温度的变化关系.

(1)由以上操作过程可知,当RT的温度为t1时,RT________.

(2)实验测得的一组数据如下表所示,请根据表中数据在图乙中作出RT随温度t变化的图象_______

t/

0

20

40

60

80

100

RT

100

120

139

161

180

201

 

         

由图乙可知,热敏电阻RT的阻值随温度t变化的关系式为________.

(3)若把该热敏电阻与电源(电动势E1.5V、内阻不计)、电流表(量程为5mA、内阻Rg100Ω)、电阻箱R0串联起来,连成如图丙所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到一个简单的热敏电阻测温计

①电流表刻度较大处对应的温度刻度应该________(选填较大较小”)

②若电阻箱的阻值取R0220Ω,则电流表3mA处所对应的温度刻度为________

 

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