题目内容
【题目】如图所示,平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分组成,且二者平滑连接。导轨水平部分MN的右侧区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.4T。在距离磁场左边界线MN为d=0.8m处垂直导轨放置一个导体棒a,在倾斜导轨高h=0.2m处垂直于导轨放置导体棒b。将b棒由静止释放,最终导体棒a和b速度保持稳定。已知轨道间距L=0.5m,两导体棒质量均为m=0.1kg,电阻均为R=0.1Ω,g=10m/s2,不计导轨电阻,导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好,忽略磁场边界效应。求:
(1)导体棒刚过边界线MN时导体棒a的加速度大小;
(2)从初始位置开始到两棒速度稳定的过程中,感应电流在导体棒a中产生的热量;
(3)两棒速度稳定后二者之间的距离。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)设导体棒b滑到边界线MN的速度大小为v0,在其到达水平轨道过程中机械能守恒,则有
导体棒b通过边界线MN时,发生电磁感应现象,导体棒a受到安培力作用而产生加速度即将开始运动,由电磁感应现象和牛顿第二定律可得
解得
(2)当导体棒b进入磁场后,a、b棒组成系统在水平方向合力为零,系统满足动量守恒和能量守恒。当导体棒速度稳定时,两者做速度相等的匀速运动
解得
(3)设两棒速度稳定后两棒之间的距离为l,从b棒进入磁场到二者共速的过程中,对导体棒a由动量定理可得
而
联立以上各式可得
【题目】要描绘一个规格为“3V,1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线,实验室准备了以下器材:
①直流电源(电动势E=3V,内阻不计)
②电流表A1(量程3A,电阻约1)
③电流表A2(量程600mA,电阻约0.01)
④电压表V(量程15V,电阻约1000)
⑤表头G(量程10mA,内阻10)
⑥滑动变阻器R1(0~2500,最大电流2A)
⑦滑动变阻器R2(0~5,最大电流0.8A)
⑧定值电阻R=290
⑨开关K及导线若干
(1)为了尽可能的减小实验误差而完成此实验,实验时应选的实验器材有:__________(填写仪器前面的序号);
(2)根据所选的器材在框中设计最合理的实验电路图__________;
(3)某同学通过合理的实验电路图得到了6组灯泡两端电压和流过灯泡电流的数据如下表:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
电压(单位:伏) | 0.00 | 0.60 | 1.20 | 1.80 | 2.40 | 3.00 |
电流(单位:毫安) | 0 | 180 | 301 | 398 | 450 | 498 |
由表格数据画小灯泡的图像__________;
(4)将此小灯泡与电动势为1.5V、内阻为1的电源串接,小灯泡的实际工作功率为__________W(保留两位有效数字)。