题目内容
【题目】如图所示,阻值不计的足够长的光滑平行金属导轨水平放置,导轨左侧接一阻值R=0.4Ω的电阻,一质量m=1kg、电阻r=0.2Ω的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。现对棒施加平彳于导轨的作用力F=0.6v+0.3(N)(v为棒运动速度),棒由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大。试回答以下问题:
(1)分析并说明该棒在磁场中做何种性质的运动;
(2)求t=2s时棒的速度和棒两端的电压;
(3)求棒运动的前2s内流过电阻R的电荷量。
【答案】(1)该棒在磁场中做匀加速直线运动运动;(2)0.24V;(3)0.6C。
【解析】
(1)测得电阻两端电压随时间均匀增大,R两端电压U正比于电流I,感应电动势E正比于v,U随时间均匀增大,即V随时间均匀增大,加速度为恒量,所以金属棒做匀加速运动;
(2)对金属棒受力分析,由牛顿第二定律可知:
将F=0.6v+0.3带入得(0.6-)v+0.3=ma,
因为a为定值,故0.6-=0,故BL=0.6Tm,a=0.3m/s2,
故t=2s时棒的速度v=at=0.6m/s;
此时的电动势,
回路电流,
导体棒两端电压UMN=IR
联立解得:UMN=0.24V;
(3)前2秒内导体棒移动的距离,
根据电荷量的推论公式=;
【题目】ab是一段粗细均匀的合金金属丝,为测定该金属丝的电阻率ρ,某实验小组设计了如图甲所示的电路。R0是阻值为2Ω的保护电阻,滑片P与电阻丝始终接触良好。
(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d=____mm。
(2)实验时闭合开关,调节P的位置,记录aP长度x和对应的电压U、电流I等相关数据,如表:
x/m | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
U/V | 1.50 | 1.72 | 1.89 | 2.00 | 2.10 | 2.18 |
I/A | 0.49 | 0.43 | 0.38 | 0.33 | 0.31 | 0.28 |
/Ω | 3.06 | 4.00 | 4.97 | 6.06 | 6.77 | 7.79 |
若不考虑电流表的内阻,请利用题中所给字母写出该合金金属丝电阻率的表达式ρ=_____________ 。
(3)据表中数据作出﹣x关系如图丙所示,利用该图,可求得电阻丝的电阻率ρ为______Ωm(结果保留两位有效数字)。图丙中﹣x关系图线纵轴截距的物理意义是__________________。