题目内容
【题目】如图所示,两光滑金属导轨,间距d=2m,在桌面上的部分是水平的,仅在桌面上有磁感应强度B=1T、方向竖直向下的有界磁场,电阻R=3Ω,桌面高H=0.8m,金属杆ab质量m=0.2kg,其电阻r=1Ω,从导轨上距桌面h=0.2m的高度处由静止释放,落地点距桌面左边缘的水平距离s=0.4m,取g=10m/s2,求:
(1)金属杆刚进入磁场时,R上的电流大小;
(2)整个过程中电阻R放出的热量;
(3)磁场区域的宽度。
【答案】(1)1A(2)0.225J (3) 0.2m
【解析】(1)设棒刚进入磁场时速度为v0,由机械能守恒定律有:mgh=mv02
解得:v0=2m/s
又由法拉第电磁感应定律有:E=Bdv0=4V
由闭合欧姆定律有: ;
(2)设金属杆离开磁场时速度为v1,金属杆离开磁场做平抛运动,由平抛运动规律,在竖直方向,H=gt2,
在水平方向,s= v1t,
联立解得:v1=1m/s。
根据能量守恒定律,整个过程中回路产生的焦耳热Q=mv02-
mv2,
电阻R放出的热量QR=Q 联立解得:QR=0.225J。
(3)设磁场区域的宽度为L,金属杆通过磁场过程中某一时刻的速度为v,在接下来的一段很短时间内△t内速度变化为△v,则由牛顿第二定律,
-F=ma=m,
F=BdI,I=, E=Bd v ,
或根据动量定理:- BdI△t=△p
整理得:-v△t=m△v。
对于整个金属杆通过磁场的过程,-∑v△t=m∑△v。
而:∑v△t=L,∑△v= v1- v0
联立解得:L=0. 2m
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【题目】实验小组要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室有如下器材可供选择:
A.待测干电池(电动势约为1.5V,内阻约为1.0Ω)
B.电压表(量程3V)
C.电压表(量程15V)
D.电流表(量程0.6A)
E.定值电阻(阻值为50Ω)
F.滑动变阻器(阻值范围0-50Ω)
G.开关、导线若干
⑴为了尽量减小实验误差,在如图1所示的四个实验电路中应选用___________。
⑵实验中电压表应选用___________。(选填器材前的字母)
⑶实验中测出几组电流表和电压表的读数并记录在下表中。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压U(V) | 1.45 | 1.40 | 1.30 | 1.25 | 1.20 | 1.10 |
电流I(A) | 0.060 | 0.120 | 0.240 | 0.260 | 0.360 | 0.480 |
请你将第5组数据描绘在图2中给出的U-I坐标系中并完成U-I 图线;
⑷由此可以得到,此干电池的电动势E=________V,内电阻r =________Ω。(结果均保留两位有效数字)
⑸有位同学从实验室找来了一个电阻箱,用如图3所示的电路测量电池的电动势和内电阻。闭合开关后,改变电阻箱阻值。当电阻箱阻值为R1时,电流表示数为I1;当电阻箱阻值为R2时,电流表示数为I2。已知电流表的内阻为RA。请你用RA、R1、R2、I1、I2表示出电池的内电阻r =_________________。