题目内容

【题目】如图所示,闭合矩形线框abcd从高处自由下落一段时间后进入有界匀强磁场,在ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内,线框运动的速度图象可能是选项中的(  )

A.

B.

C.

D.

【答案】ACD

【解析】

线圈从高处自由下落,以一定的速度进入磁场,在ab边刚进入磁场时,如果重力等于安培力,进入磁场过程是匀速运动,故A正确。在ab边刚进入磁场时,如果重力大于安培力,加速度向下,线圈进入磁场做加速运动,由于速度增加会所得感应电流增加,安培力增加,所以线圈的合力是在减小的,加速度也在减小,这个过程是变加速运动。当安培力增加到等于重力,线圈就做匀速运动,故B错误。根据B选项分析,故C正确。在ab边刚进入磁场时,如果重力小于安培力,加速度向上,线圈进入磁场是减速运动,当安培力减小到等于重力,线圈就做匀速运动,故D正确。故选ACD。

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【题目】电荷的定向移动形成电流,电流是物理量中的基本量之一。电流载体称为载流子,大自然有很多种承载电荷的载流子,例如,金属导体内可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子,半导体中的空穴,这些载流子的定向移动,都可形成电流。

(1)电子绕氢原子核做圆周运动时,可等效为环形电流,已知静电力常量为k,电子的电荷量为e,质量为m,电子在半径为r的轨道上做圆周运动。试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小;

(2)如图,AD表示一段粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为s,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷所带的电荷量为e.试证明导体中电流强度I=nesv

(3)有一圆柱形的纯净半导体硅,其横截面积为2.5cm2,通有电流2mA时,其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5m/s,空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5m/s。已知硅的密度2.4×103kg/m3摩尔质量是28。电子的电荷量e=-1.6×10-19C,空穴和电子总是成对出现,它们所带电荷量相等,但电性相反,阿伏伽德罗常数为N0=6.02×1023mol-1。若一个硅原子至多只释放一个自由电子,试估算此半导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子?

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