题目内容

6.有一正方形框abcd,各边长L,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,现有一与ab段所用材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上,如图所示,以恒定速度υ从ad滑向bc,当PQ滑过ab边的中点时,通时aP段电阻丝的电流是多大?方向如何?

分析 根据E=BLv求出感应电动势的大小,再通过闭合电路欧姆定律求出总电流,从而得出外电压,根据串并联电路的特点得出通过aP段电阻丝的电流强度的大小和方向.

解答 解:当PQ滑过$\frac{1}{2}$L的距离时,PQ产生的感应电动势的大小为:E=BLv.
整个电路的总电阻为:R=R+$\frac{R}{4}$=$\frac{5R}{4}$
则干路中的电流为:I=$\frac{E}{{R}_{总}}$=$\frac{4BLv}{5R}$
aP、bP的电阻之比为1:1,则电流比为1:1,通过aP的电流大小为为:Iap=$\frac{1}{2}$I=$\frac{1}{2}•$$\frac{4BLv}{5R}$=$\frac{2BLv}{5R}$
根据右手定则流过QP的电流方向由Q到P,所以流过aP段的电流方向向左.即p→a.
答:通时aP段电阻丝的电流是$\frac{2BLv}{5R}$,电流方向向左.即p→a.

点评 本题是电磁感应与电路的综合问题,关键能求解总电阻,运用闭合电路欧姆定律进行求解.

练习册系列答案
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15.有一根细而均匀的中空柱状导电材料样品如图a所示,截面为同心圆环如图b所示,在样品两端面上有焊接良好的引出导线.样品长约5cm,教师用多用电表的欧姆挡预测电阻时,选择开关置于“×10”倍率挡,其示数如图c所示,已知这种材料的电阻率为ρ,因该样品的内径太小,无法直接用长度测量工具测量.现提供下列实验器材:
A.20等分刻度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程为50mA,内阻r1=1000Ω)
D.电流表A2(量程为3A,内阻r2约为0.1Ω)
E.电压表V1(量程为3V,内阻r3约为10KΩ)
F.电压表V2(量程为15V,内阻r4约为90KΩ)
G.滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A)
H.直流电源E(电动势12V,内阻r约1Ω)
I.导电材料样品Rx(长约5cm,电阻约为图c测量值)
J.开关一只,导线若干.

不使用多用电表读数情况下,请根据上述实验器材设计一个尽可能精确的测量该样品内径d的实验方案,并回答问题:
①教师用多用电表预测的电阻值如图c所示,约为180Ω
②用游标卡尺测得该样品的长度如图d所示,其示数L=50.35mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图e所示,其示数D=3.206mm.
③请选择合适的仪器,在如图f虚框内画出实验电路图,并在图中标出所选器材的符号.
④用ρ、L、D和测得量的符号来表示样品的内径d=$\sqrt{{D}^{2}-\frac{4ρIL}{πU}}$,I为电流表读数、U为伏特表读数.

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