题目内容
【题目】如图所示,两根光滑直金属导轨MN、PQ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°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2。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】(1)2 Ω (2) 0.24T
【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安的方向沿斜面平行向上时,F安最小,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安的方向沿斜面平行向上时,F安最小,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。
【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0~3V、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“3V,0.5A”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0~0.6A ,内阻为1Ω) |
B.灵敏电流表A2(量程为0~0.6mA ,内阻为800Ω) |
C.灵敏电流表A3(量程为0~300μA ,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(0~9999Ω)
①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)。
②在方框中画出设计的电路图。