题目内容
如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距为l,导轨上端接有电阻R和一个理想电流表,导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区域有虚线所示的水平上边界,磁场方向垂直于金属导轨平面向外。质量为m、电阻为r的金属杆MN,从距磁场上边界h处由静止开始沿着金属导轨下落,金属杆进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)电流稳定后金属杆运动速度的大小;
(3)金属杆刚进入磁场时,M、N两端的电压大小。
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(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,有BIl=mg
解得磁感应强度 B=
(4分)
(2)设电流稳定后导体棒做匀速运动的速度为v,
感应电动势 E=Blv
感应电流 I=
解得 v=
(6分)
(3)金属杆在进入磁场前,机械能守恒,设进入磁场时的速度为v0,则由机械能守恒定律,有
解得 ![]()
此时的电动势E0=Blv0
感应电流I0=![]()
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M、N两端的电压 UMN=I0R=
=
(6分)
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们对石墨烯的研究。他们最初是用透明胶带从石墨晶体上“粘”出一片石墨烯的。我们平常所用的2B铅笔芯中就含有石墨,能够导电。某同学设计了探究2B铅笔芯伏安特性曲线的实验,得到如下数据(I和U分别表示通过2B铅笔芯的电流和其两端的电压)。
| U/V | 0.00 | 0.40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 |
| I/A | 0.00 | 0.10 | 0.18 | 0.28 | 0.38 | 0.48 |
实验室提供如下器材:
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约为1.0
)
B.电流表A2(量程3A,内阻约为0.1
)
C.电压表V1(量程3V,内阻3k
)
D.电压表V2(量程l5V,内阻15k
)
E.滑动变阻器R1(阻值0~10
,额定电流2A)
F.滑动变阻器R2(阻值0~2k
,额定电流0.5A)
①除长约l4cm的中华绘图2B铅笔芯、干电池(2节)、开关和带夹子的导线若干外,还需选用的其它器材有 (填选项前字母);
②在答题卡的虚线方框中画出实验电路图。