题目内容
如右图所示为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合:当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若, ,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?
(1) (2)M端 (3)2.5 A (4)0.10
解析试题分析:(1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为,则有①
由①式得:.②
(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下,因此M端应接正极.
(3)设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im.则有
③
联立②③并代入数据得.④
(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有
⑤
由①⑤式得: ⑥
代入数据得:
考点:安培力;共点力平衡的条件及其应用;胡克定律.
点评:本题题意新颖,考查点巧妙,借助生活中的实际器材考查了物体平衡问题,正确进行受力分析,然后根据平衡条件列方程是解题关键.
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 |
(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= ③ 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= ④ N/m.
如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ.若某过程中观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为( )
A.,竖直向上; |
B.,斜向左上方; |
C.,水平向右; |
D.,斜向右上方。 |
将力传感器A固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质水平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上(靠右端)。如图甲所示,传感器与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮,一端连接小车,另一端系沙桶,整个装置开始处于静止状态。在物体与小车脱离前缓慢向沙桶里倒入细沙,力传感器采集的F-t图象如乙图所示。则:
A.0~2.5s向沙桶里倒入细沙是不均匀的,2.5s后停止倒入细沙 |
B.0~2.5s小车所受静摩擦力作用的最大值约3.5N;2.5s~4.0s小车所受滑动摩擦力不变 |
C.0~2.5s小车静止,2.5s~4.0s小车做匀加速运动 |
D.0~2.5s小车静止,2.5s~4.0 s小车做变加速运动 |
如图所示,质量为m的物块和质量为M的木板叠放在水平地面上,现给物块一个初速度使它在木板上向右滑行,木板与地面间动摩擦因数为, 物块与木板间动摩擦因数为, 已知木板始终处于静止状态, 那么下列说法正确的是( )
A.物块受到的摩擦力大小为μ1mg |
B.物块对木板的摩擦力方向水平向右 |
C.地面对木板的摩擦力大小一定是 |
D.地面对木板的摩擦力是水平向左的静摩擦力 |