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(20)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中,金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F的作用下,在导线框上以速度v做匀速运动,速度v与恒力F方向相同,导线MN始终与导线框形成闭合电路,已知导线MN电阻为R,其长度L,恰好等于平行轨道间距,磁场的磁感应强度为B,忽略摩擦阻力和导线框的电阻。
(1)通过公式推导验证:在时间内,F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能,也等于导线MN中产生的焦耳热Q。
(2)若导线的质量m=8.0g,长度L=0.1m,感应电流I=1.0A,假设一个原子贡献1个自由电子,计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v(下表中列出了一些你可能用到的数据)。
(3)经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动自由电子和金属离子(金属原子失去电子后剩余部分)的碰撞,展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子运动模型:在此基础上,求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式。
(1)通过公式推导验证:在时间内,F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能,也等于导线MN中产生的焦耳热Q。
(2)若导线的质量m=8.0g,长度L=0.1m,感应电流I=1.0A,假设一个原子贡献1个自由电子,计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v(下表中列出了一些你可能用到的数据)。
(3)经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动自由电子和金属离子(金属原子失去电子后剩余部分)的碰撞,展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子运动模型:在此基础上,求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式。
(1)在“研究匀变速直线运动”的实验中,在打出的纸带上每隔0.1秒取为一个计数点,并算出小车经过各计数点的即时速度,为了算出加速度,最合理的方法是( )
A.根据任意两个计数点的速度,用公式a=算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图,量出其倾角α,由公式a=tanα,算出加速度
C.根据实验数据画出v-t图,由图线上间隔较远的两点所对应的速度,用公式a=算出加速度
D.依次算出通过连续两个计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度
(2)某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系,所用交流电的频率为50Hz,取某次实验中得到的一条纸带的一部分,依次取0、1、2、3、4、5、6、7为计数点,相邻两计数点间还有3个打点未画出.从纸带上测出相邻各点间距离为x01=3.20cm,x12=4.74cm,x23=6.40cm,x34=8.02cm,x45=9.64cm,x56=11.28cm,x67=12.84cm.
①请通过计算,在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字);
计数点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
各计数点的速度/(m·s-1) | 0.50 | 0.70 | 0.90 | 1.10 |
| 1.51 |
②根据表中数据,在所给的坐标系中作出v-t图象(以0计数点作为计时起点);由图象可得,小车运动的加速度大小为________m/s2.
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