题目内容

【题目】如图所示,两根光滑直金属导轨MNPQ平行倾斜放置,它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角=37°,两轨道之间的距离L=0.5m。一根质量m=0.2kg的均匀直金属杆出放在两导轨上,并与导轨垂直,且接触良好,整套装置处于与曲杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势E=36V、内阻r=1.6的直流电源和电阻箱R。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计,sin37°=0.6cos37°=0.8,重力加速度g=10ms2。金属杆ab始终静止在导轨上。

(1)如果磁场方向竖直向下,磁感应强度B=0.3T,求电阻箱接入电路中的电阻R

(2)如果保持(1)中电阻箱接入电路中的电阻R不变,磁场的方向可以随意调整,求满足条件的磁感应强度的最小值及方向。

【答案】12 Ω 20.24T

【解析】试题分析:对导体棒ab进行受力分析,然后结合共点力平衡的条件即可求出;要使ab杆静止,只有F的方向沿斜面平行向上时,F最小,在电流一定的情况下,对应的磁感应强度B最小,然后结合共点力平衡的条件即可求出。

(1)磁场的方向向下,由左手定则可知,ab棒受到的安培力的方向水平向左,受力如图

由平衡条件得:

电路中的电流为:

代入数据解得:

(2)要使ab杆静止,只有F的方向沿斜面平行向上时,F最小,在电流一定的情况下,对应的磁感应强度B最小。

由平衡条件得:

电路中的电流为:

解得:B2=0.24T,根据左手定则可知,此时的磁场方向应垂直于轨道平面向下。

练习册系列答案
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【题目】同学们知道,将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池,但日常生活中我们很少用水果电池,这是为什么呢?某学习小组的同学准备就此问题进行探究。

1)同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中,电动势大约会有1V多一点。晓宇同学找来了一个土豆做实验,当用量程为03V、内阻约50kΩ的电压表测其两极时读数为0.96V。但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V0.5A”的小灯泡供电时,灯泡并不发光。检查灯泡、线路均没有故障,而用电压表测量其电压确实能达到3V多。据您猜想,出现这种现象的原因应当是: (不要求写分析、推导过程)。

2)晓宇同学用欧姆表直接测土豆电池的两极,读得此时的读数为30Ω. 小丽同学用灵敏电流表直接接土豆电池的两极,测得电流为0.32mA,根据前面用电压表测得的0.96V电压,由闭合电路欧姆定律得:.因而晓宇同学说土豆的内阻为30Ω,而小丽同学则说是3kΩ

请你判断,用晓宇或小丽同学的方法测量土豆电池的内阻,结果是否准确,为什么?请分别说明理由

3)若实验室除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择:

A.电流表A1(量程为00.6A ,内阻为

B.灵敏电流表A2(量程为00.6mA ,内阻为800Ω

C.灵敏电流表A3(量程为0300μA ,内阻未知)

D.滑动变阻器R1(最大阻值约10Ω

E.滑动变阻器R2(最大阻值约2kΩ

F.定值电阻(阻值2kΩ)

G.变阻箱(09999Ω

为了能尽可能准确测定土豆电池的电动势和内阻, 实验中应选择的器材是 (填器材前的字母代号)

在方框中画出设计的电路图。

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