题目内容
14.(l)小灯泡的实际功率;
(2)金属棒MN穿出磁场前的最大速率;
(3)整个过程中小灯泡产生的热量.
分析 (1)由题先分析金属棒MN:由图知,磁感应强度B先均匀增大后不变,而小灯泡的亮度始终不变,说明金属棒MN进入磁场后作匀速直线运动,速度达到最大,由平衡条件列式,可求得通过MN棒的电流,即可得到小灯泡的电流,由功率公式P=I2R求解小灯泡的实际功率.
(2)金属棒MN进入磁场后作匀速直线运动,速度达到最大.根据闭合电路欧姆定律可求得感应电动势,再由感应电动势公式 E=BLv求解金属棒MN穿出磁场前的最大速率;
(3)金属棒进入磁场前,由牛顿第二定律和运动学公式结合求出棒匀加速运动的时间;运用法拉第电磁感应定律求出磁场区域的长度,求出棒MN通过磁场区域的时间,即可根据灯泡的功率不变,求出产生的热量.
解答 解:(1)由于小灯泡的亮度始终不变,说明金属棒MN进入磁场后做匀速直线运动,速度v达到最大,由平衡条件得:mgsinθ=BIL
小灯泡的电功率为:P=$(\frac{I}{2})^{2}{R}_{2}$
代入数据,解得:P=25 W
(2)由闭合电路欧姆定律,则有:I=$\frac{E}{R}$,其中,总电阻为R=$\frac{{R}_{1}}{2}+r$
由切割产生的感应电动势公式得,E=BLv,
联立上式,代入数据,解得:v=15m/s;
(3)金属棒进入磁场前,由牛顿第二定律可得,mgsinθ=ma
加速度为a=gsin30°=5m/s2;
进入磁场前所用的时间为:${t}_{1}=\frac{v}{a}$;
设磁场区域的长度为x,在0~t1时间内,
由法拉第电磁感应定律,则有:
$E′=\frac{△∅}{△t}=\frac{LxB}{{t}_{1}}$
金属棒MN进入磁场前,总电阻为:R=$\frac{{R}_{1}r}{{R}_{1}+r}+{R}_{2}$
感应电动势为:E′=$\frac{I}{2}R$
在磁场中运动的时间为:${t}_{2}=\frac{x}{v}$;
整个过程中产生的热量为:Q=P(t1+t2)
代入数据,解得:Q=135J;
答:(l)小灯泡的实际功率25W;
(2)金属棒MN穿出磁场前的最大速率15m/s;
(3)整个过程中小灯泡产生的热量135J.
点评 解答本题的关键要能判断出棒MN的运动情况,再运用电路知识、电磁感应和力学知识,分析求解.
| A. | 静电除尘 | B. | 静电喷涂 | C. | 静电复印 | D. | 安装避雷针 |
| A. | 降低 | B. | 升高 | C. | 不变 | D. | 不能确定 |
| A. | 离子从磁场中获得能量 | |
| B. | 离子由加速器的中心附近进入加速器 | |
| C. | 增大加速器的加速电压,则粒子离开加速器时的动能将变大 | |
| D. | 将增大D形盒的半径,离子获得的动能将增加 |
电压表V(量程0~15V,内阻20KΩ)
电流表A1(量程0~3A,内阻0.2Ω)
电流表A2(量程0~0.6A,内阻1Ω)
滑动变阻器R(阻值0~20Ω,2A)
学生电源E(电动势8V,内阻不计)
开关S及导线若干
实验中要求电压表的示数能在0~6V范围内变化,读出多组电压和电流值,在坐标纸上通过描点法画出小灯泡的伏安特性曲线
(1)实验中电流表应选用A2.
(2)在图1的虚线框中画出实验电路图.
(3)某同学测量小灯泡U-I关系的实验数据如下,在图2方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.
| U/(V) | 0.0 | 0.2 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| I/(A) | 0.00 | 0.06 | 0.10 | 0.15 | 0.19 | 0.22 | 0.24 | 0.25 |
| A. | 曲线运动的物体其速度方向一定改变,速度方向改变的物体一定作曲线运动 | |
| B. | 合外力方向始终与速度方向共线的运动一定是直线运动 | |
| C. | 曲线运动的速度和加速度一定都发生变化 | |
| D. | 曲线运动可以是匀变速运动 |