题目内容
如下图所示,边长为l的正方形金属框abcd套在U型金属框架MNPQ内,两者都放在光滑的水平地板上,U型框架与方形金属框之间接触良好且无摩擦。方形金属框ac、bd边电阻为R,其余两边电阻不计;U型框架NQ边的电阻为R,其余两边电阻不计。虚线右侧空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感强度大小为B。如果将方形金属框固定不动,用力拉动U型框使它以速度v0垂直NQ边向右匀速运动,求:
(1)拉力为多大?
(2)bd两端的电势差为多大?
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【命题立意】本题主要考查感应电流和电路。
【思路点拨】本题着重从两个方面考虑问题:一是谁是电源,电动势是多少?二是谁是外电路,bd两端的电压是路端电压还是电动势的大小?
【答案】(1)
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【解析】(1)U型框向右运动时,NQ边相当于电源,产生的感应电动势
(1分)
U型框连同方框构成的闭合电路的总电阻为
(1分)闭合电路的总电流为
(1分)
NQ边受到的安培力为
即拉动型框使它以速度v0垂直NQ边向右匀速运动的拉力为
(1分)
(2)根据闭合电路欧姆定律可知,bd两端的电势差为:
(2分)
某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端每增加一个50g的砝码时,指针示数分别记作L1、L2、……、L7。
(1)下表记录的是该同学测出的8个值:
| 代表符号 | L0 | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 | L7 |
| 刻度数值/cm | 1.70 | 3.40 | 5.10 | 6.85 | 8.60 | 10.30 | 12.10 | 14.05 |
根据表中数据,用“逐差法”计算出每增加50g砝码时弹簧平均伸长量ΔL的数值为ΔL= cm。
(2)根据以上数据,求出弹簧的劲度系数k= N/m。(g取9.8m/s2)