16.(14分)如下图所示,在空间存在着水平向右、场强为E的匀强电场,同时存在着竖直向上、磁感强度为B的匀强磁场。在这个电、磁场共同存在的区域内有一足够长的绝缘杆沿水平方向放置,杆上套有一个质量为m、带电荷量为+q的金属环。已知金属环与绝缘杆间的动摩擦因数为μ,且μmg<qE。现将金属环由静止释放,设在运动过程中金属环所带电荷量不变。
(1)试定性说明金属环沿杆的运动性质,并求出金属环运动的最大速度。
(2)金属环沿杆的运动过程是一个能量转化与守恒过程,试说明金属环沿杆的运动过程中,各种能量的变化及其转化的关系,并求出每秒钟电势能变化的最大值。
15.(14分)在图甲中,直角坐标系Oxy的1、3象限内有匀强磁场,第1象限内的磁感应强度大小为2B,第3象限内的磁感应强度大小为B,磁感应强度的方向均垂直于纸面向里。现将半径为l,圆心角为90°的扇形导线框OPQ在外力作用下以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动,导线框回路电阻为R。
(1)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象。(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻t = 0)
(2)求线框匀速转动一周外力结线框所做的功。
14.(12分)如图为光滑绝缘水平的直线轨道,在轨道的竖直平面内加一个斜向上方的匀强电场。有一质量为1.0×10-2kg、带电量为+1.0×10-4C的可视为质点的物块,从轨道上的A点无初速释放,沿直线运动0.20m到达轨道上的B点,此时速度为2.0m/s。
(g取10m/s2)求:
(1)A、B两点间的电势差UAB;
(2)场强大小可能的取值范围。
13.(12分)下表是辆电动自行车的部分技术指标,其中额定车速是指自行车满载的情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。
额定车速
18km/h
整车质量
40kg
载 重
80kg
电 源
36V/12Ah
电源输出电压
≥36V
充电时间
6―8小时
电动机额定输出功率
180W
电动机的额定工作电压、电流
36V/6A
请参考表中数据,完成下列问题:(取g = 10m/s2)
(1)此车所配电动机的内阻是多少?
(2)在行驶过程电动自行车动受到的阻力是车重(包括载重)的k倍,试推算k的大小?若电动自行车以额定功率行驶,当速度为3m/s时的加速度是多少?
(3)在实验过程中步骤如下:先将滑动变阻器R的滑片P移到最后右端,调整电阻箱R0的阻值为零,合上开关S,再将滑片P缓慢左移,使微安表上电流满偏,固定滑片P不动,调整R0的阻值,使微安表读数正好是满刻度的2/3,记下此时R0的电阻为448.2Ω,那么微安表内阻的测量值应为 ,测量值比真实值
(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(1)实验中滑动变阻器应选用 。电源应选用 。
(2)按照电路图将实物图连成实验电路。
E.电源E1(电动势1.5V,内阻不计)
B.电阻箱R0(阻值0~999.9Ω)
C.滑动变阻器R1(阻值0~10Ω)
D.滑动变阻器R2(阻值0~10kΩ)
12.(10分)为了较精确地测量一只微安表的内阻,要求按照如图所示给出的电路进行测量,实验室中的可供选择的器材如下:
A.待测微安表(量程500μA,内阻约1kΩ)