题目内容

(2008?青岛)进一步探究:科学家安培发现,两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况).
①可见,平行通电导线之间有力的作用.而且,当通入的电流方向相同时,导线相互
吸引
吸引
.
②平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F=klI1I2/r来描述.其中,I1、I2分别为两根导线中通入的电流,l为导线的长度,r为导线之间的距离,k为比例系数.某次实验数据如下:
实验次数 l/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 0.8×10-7
2 0.2 0.2 0.1 0.4×10-7
3 1.5 0.4 0.2 1.8×10-7
请将表格填写完整.比例系数k=
2×10-7
2×10-7
N/A2.对于位置固定、长度一定的两根平行导线,如果保持F大小不变,两根导线中的电流大小关系可以用图象中的图线
b
b
来表示.
分析:仔细观察两根平行导线通电前后它们之间的距离可分析出导线相互作用规律;
从实验数据中找出安培定律F=kLI1I2/r中的测量值,通过数学运算来得出的结论;
要用图象中的图线表示两根导线中的电流大小关系,应先分析得出两根导线中电流的数学关系式.
解答:解:(1)由图可知:左边的平行通电导线在当通入方向相同的电流时,它们之间的距离变小,
表明它们导线相互吸引;
(2)由安培定律F=
klI1I2
r
可得:k=
Fr
lI1I2
;
由表格的第1次中的数据代入得:得:k=
Fr
lI1I2
=
0.8×10-7N×0.1m
1m×0.2A×0.2A
=2×10-7;
∴则第2次数据中l=
Fr
kI1I2
=
0.8×10-7N×0.1m
2×10-7×0.2A×0.2A
=0.5m;
 第3次数据中I2=
Fr
klI1
=
1.8×10-7N×0.2m
2×10-7×1.5A×0.4A
=0.3A;
对于位置固定、长度一定的两根平行导线,如果保持F大小不变,则I1I2=
Fr
kl
=定值;
∴两根导线中的电流大小关系是成反比的,图象中的图线b来表示.
故答案为:(1)吸引;(2)0.5;0.3;2×10-7;b.
实验次数 l/m I1 /A I2 /A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 0.8×10-7
2 0.5 0.2 0.2 0.1 0.4×10-7
3 1.5 0.4 0.3 0.2 1.8×10-7
点评:本题考查了学生对用安培定律中导线之间相互作用力、电流的大小、导线之间的距离等因素的关系了解和掌握,属于中考常见题型.
练习册系列答案
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(2008?青岛)进一步探究:
晓丽想要探究“气体分子对器壁的压强规律”,她首先做了如下实验:
如图,将托盘天平的左盘扣在支架上,调节天平平衡后,将一袋绿豆源源不断地从同一高处撒到左盘上,发现天平指针偏转并保持一定角度,左盘受到一个持续的压力.
容器中气体分子碰撞器壁的现象与上述实验现象十分相似.可见,容器中大量气体分子不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力,而
单位
单位
面积上所受的压力就是气体分子对器壁的压强.
(1)上述过程中运用的科学方法主要有
类比
类比
法.
(2)气体分子对器壁的压强与哪些因素有关呢?
①晓丽对该问题进行了如下简化:
a、容器为长方体;
b、容器中的气体分子不发生相互碰撞;
c、容器中气体分子分为6等份,每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞;
d、所有气体分子的速度均等于它们的平均速度v;
e、所有气体分子与器壁的碰撞均为完全弹性碰撞(详见②中“c”).
②已知每个气体分子的质量为m,单位体积中的气体分子个数为n0.晓丽推导出了气体分子的数学表达式.她的推导过程如下:(请将推导过程填写完整)
a、单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数n=
n0
6
n0
6
;
b、△t时间内垂直碰撞到某一器壁△S面积上的平均分子数△N=
n0v△t△s
n0v△t△s
;
c、由于是完全碰撞,因此△S面积上所受的平均压力F与△t的乘积为:F△t=△N?2mv;
d、气体分子对器壁的压强公式为:P=
2n0mv2
2n0mv2
.

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