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导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图甲所示,固定于水平面的U...

导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图甲所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中,金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下,在导线框上以速度v做匀速运动,速度v与恒力F方向相同;导线MN始终与导线框形成闭合电路。已知导线MN电阻为零,两平行轨道间距离为L,磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力,接入导线框的电阻与MN平行部分电阻为R其余电阻不计。(不考虑自由电荷的热运动)

1)求金属棒MN两端的电势差,说明MN哪一点电势高;

2)通过公式推导验证:在Δt时间内,F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电。

3)某同学对此安培力的作用进行了分析,他认为:安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力,而洛伦兹力是不做功的,因此安培力也不做功。你认为他的观点是否正确,请在图乙中画出电子受到的洛伦兹力并说明理由。

 

(1);(2)证明见解析;(3)观点是错误的,理由见解析 【解析】 (1)根据右手定则可知电源内部电流方向,M为电源正极,N为电源负极,故M为高电势,N为低电势 根据安培力公式 可得 金属棒MN两端的电势差 (2)导体棒匀速运动得 外力做功 回路获得的电能 所以 (3)观点是错误的。 因为在该过程中,安培力的方向与导体棒的运动一致,所以安培力做正功。 自由电子除了要沿导体棒定向移动,还要随导体棒向右运动,自由电子实际的速度方向和所受洛伦兹力的方向如图1所示,洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向垂直,洛伦兹力不做功。如图2所示,如果将f沿杆运动的方向和电流的方向分解为f1和f2得 , f1做正功,其功率 f2做负功,其功率 总功率 即f1和f2的总功为零。安培力在数值上等于大量自由电子所受f1的总和,安培力做的功也等于大量自由电子所受f1做功的总功。 (只要说出要点就可得分)  
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小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A。求:

1)电动机未启动时车灯的功率。

2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)

 

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如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场,带电量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动,忽略重力的影响,求:

 

1)匀强电场场强E的大小;

2)粒子从电场射出时速度ν的大小;

3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R

 

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如图用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球,小球质量为1.0×10-3kg,所带电荷量为2.0×10-8C。现加水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30°。求:

1)小球受到的电场力大小;

2)匀强电场的电场强度大小。

 

 

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如图所示带有等量异种电荷相距10cm的平行板AB之间有匀强电场,电场强度E2×104 V/m方向向下。电场中D点距A2cmC点距B3cm。(已知电子电量1.6×10-19C)求:

1DC两点的电势差UDC,并说明哪一点电势高;

2)把一个电子从D点移动到C点,静电力做多少功?

3)如果使电子从D点先移到P点,再移到C点,静电力做的功是否会发生变化?做了多少功?

 

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在“测电源电动势和内电阻”的实验中,有以下器材:

待测干电池(电动势约为3V,内阻约为2.5);

电压表(量程03.0V,内阻);

电流表(量程00.6A,内阻1.0);

滑动变阻器R1(最大阻值10,额定电流2.0A

滑动变阻器R2(最大阻值100,额定电流0.1A

1)实验中滑动变阻器应选用___________;(选填R1R2

2)为了减小误差,应选择如图所示电路中的__________;(选填甲或乙)

3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的电压与电流关系图线,根据U-I图线求出的电源电动势E=_______V;内阻r=_______

 

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