题目内容
【题目】如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m,导体棒ab跨放在导轨上,导体棒的质量m=0.2 kg,导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体质量M=0.3 kg,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在导体棒中通入多大的电流?方向如何?
【答案】由a到b;
【解析】试题分析:导体棒的最大静摩擦力大小为fm=0.5mg=1N,M的重力为G=Mg=3N,则fm<G,要保持导体棒静止,则安培力方向必须水平向左,则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b.
若使物体恰好不下降,由平衡条件,则有F安+f=Mg,即BI1L+μmg=Mg,解得I1=1A;若使物体恰好不下降,由平衡条件,则有F安-f=Mg,即BI1L-μmg=Mg,解得I2=2A;故电流的范围: .
【题目】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2).已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0 (cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
1/k(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(1)将表中数据补充完整:______,________;
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图象______;
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_______N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=______N/m.