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如图所示,足够长的金属导轨MN、PQ平行放置,间距为L,与水平面成θ角,导轨与定...

如图所示,足够长的金属导轨MN、PQ平行放置,间距为L,与水平面成θ角,导轨与定值电阻R1和R2相连,且R1 = R2 = R,R1支路串联开关S,原来S闭合.匀强磁场垂直导轨平面向上,有一质量为m、有效电阻也为R的的导体棒ab与导轨垂直放置,它与导轨的接触粗糙且始终接触良好,现让导体棒ab从静止开始释放,沿导轨下滑,当导体棒运动达到稳定状态时速率为V,此时整个电路消耗的电功率为重力功率的.已知重力加速度为g,导轨电阻不计,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和达到稳定状态后导体棒ab中的电流强度I;

(2)如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x距离后运动达到稳定状态,在这一过程中回路中产生的电热是多少?

(3)导体棒ab达到稳定状态后,断开开关S,从这时开始导体棒ab下滑一段距离后,通过导体棒ab横截面的电量为q,求这段距离是多少?

 

(1), (2)(3) 【解析】试题(1)当导体棒匀速运动时达到稳定状态,此时速率为V,重力功率为mgVsinθ.由,得到回路的总电功率P电,根据电功率为重力功率的,列式求磁感应强度B.并求出通过ab棒的电流I;(2)根据重力功率等于电功率与克服摩擦力做功功率之和,列式求出摩擦力大小,由能量守恒求回路中产生的电热;(3)S断开后,由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式q=It,得到电量q与距离的关系,即可求出距离. (1)回路中的总电阻为: 当导体棒ab以速度V匀速下滑时棒中的感应电动势为 此时棒中的感应电流为: 此时回路的总电功率为: 此时重力的功率为. 据题给条件有: 解得: (2)设导体棒ab与导轨间的滑动摩擦力大小为f,根据能的转化和守恒定律可知: ,则有 解得 导体棒ab减少的重力势能等于增加的动能、回路中产生的焦耳热以及克服摩擦力做功的和 解得 (3)S断开后,回路中的总电阻为: 设这一过程经历的时间为,这一过程回路中的平均感应电动势为,通过导体棒ab的平均感应电流为,导体棒ab下滑的距离为S,则: 得: 解得:  
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1是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动,由线圈引起的导线aedf分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图2是线圈的主视图,导线abcd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.(只考虑单匝线圈)

1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;

2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;

3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.(其它电阻均不计)

 

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如图是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图。现用等离子态的氢气(即电离态,)向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极,测得电压表的示数是。已知光电管阴极材料的逸出功是,普朗克常数,结果均保留两位有效数字。求:(

(1)氢气发光的最短波长;

(2)该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长;

(3)光电子到达阳极的最大动能为多少电子伏特。

 

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用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S,用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像,图线与横轴的交点坐标为,与纵轴的交点坐标为,下列说法中正确的是(  )

A.普朗克常量为

B.断开开关S后,电流表的示数不为零

C.频率不变,增加照射光的强度,光电子的最大初动能将增大

D.保持照射光强度不变,仅提高照射光频率,电流表的示数将减小

 

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(1)如图是卢瑟福的粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是______

A. 绝大多数的粒子会发生大角度偏转

B. 粒子发生大角度偏转是与原子中的电子碰撞造成的

C. 绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进

D. 极少数粒子发生大角度偏转,甚至几乎原路返回

(2)该实验是卢瑟福建立______模型的重要依据,否认了汤姆孙的______模型。

 

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如图所示,一不计电阻的导体圆环,半径为、圆心在点,过圆心放置一长度为、电阻为的辐条,辐条与圆环接触良好,现将此装置放置于磁感应强度为、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中,磁场边界恰与圆环直径在同一直线上,现使辐条以角速度点逆时针转动,右侧电路通过电刷与辐条中心和环的边缘相接触,S处于闭合状态,不计其他电阻,则下列判断正确的是(  )

A.通过的电流方向为自下而上 B.感应电动势大小为

C.理想电压表的示数为 D.理想电流表的示数为

 

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