题目内容
【题目】如图所示,足够长的两光滑导轨水平放置,两条导轨相距为d,左端MN用阻值不计的导线相连,金属棒ab可在导轨上滑动,导轨单位长度的电阻为r0,金属棒ab的电阻不计。整个装置处于竖直向下的均匀磁场中,磁场的磁感应强度随时间均匀增加,B=kt,其中k为常数。金属棒ab在水平外力的作用下,以速度v沿导轨向右做匀速运动,t=0时,金属棒ab与MN相距非常近。求:
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(1)当t=t0时,水平外力的大小F;
(2)同学们在求t=t0时刻闭合回路消耗的功率时,有两种不同的求法:
方法一:P=F·v
方法二:
,
,
(其中R为回路总电阻)
这两种方法哪一种正确?请你做出判断,并简述理由。
【答案】(1)
(2)方法一错,方法二对, 方法一认为闭合回路所消耗的能量全部来自于外力所做的功,而实际上磁场的变化也对闭合回路提供能量.方法二算出的I是电路的总电流,求出的是闭合回路消耗的总功率。
【解析】(1)回路中的磁场变化和导体切割磁感线都产生感应电动势
据题意,有B=kt,则得△B/△t=k
回路中产生的总的感应电动势为
E总=△BS/△t+Bdv①
△BS/△t=kdvt0②
I=E总/R③
联立求解得:E总=2kdvt0④
R=2r0vt0⑤
解得:I=kd/r0⑥
所以,F=BId⑦
即F=k2d2t0/r0⑧
(2)方法一错,方法二对;⑨
方法一认为闭合回路所消耗的能量全部来自于外力所做的功,而实际上磁场的变化也对闭合回路提供能量。方法二算出的I是电路的总电流,求出的是闭合回路消耗的总功率。
【题目】某同学为测定金属丝的电阻率
,设计了如图甲所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大,粗细均匀的电阻丝,保护电阻
,电源电动势E=3.0V,电流表内阻忽略不计,滑片P与电阻丝始终接触良好。
(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d=________mm。
(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I,实验数据如表所示。
x/m | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
I/A | 0.49 | 0.43 | 0.38 | 0.33 | 0.31 | 0.28 |
| 2.04 | 2.33 | 2.63 | 3.03 | 3.23 | 3.57 |
将表中数据描在
坐标纸中,如图所示,该图象的斜率的表达式k=__________(用题中字母表示),由图线求得电阻丝的电阻率
_______
(保留两位有效数字)。
根据图丙中
关系图线纵轴截距的物理意义,可求得电源的内阻为r=______________________
(保留两位有效数字)。
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