11.(18分)如图甲所示,两根足够长的光滑平行金属导轨相距l=0.4m,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端通过导线连接阻值R=0.5Ω的电阻。金属棒ab阻值r=0.3Ω,质量m=0.2kg,放在两导轨上,与导轨垂直并保持良好接触。其余部分电阻不计,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。取g=10m/s2。

(1)若磁场是均匀增大的匀强磁场,在开始计时即t=0时刻磁感应强度B0=2.0T,为保持金属棒静止,作用在金属棒上平行斜面向上的外力F随时间t变化的规律如图乙所示,求磁感应强度B随时间t变化的关系。

(2)若磁场是磁感应强度大小恒为B1的匀强磁场,通过额定功率P =10W的小电动机对金属棒施加平行斜面向上的牵引力,使其从静止开始沿导轨做匀加速度直线运动,经过8/7s电动机达到额定功率,此后电动机功率保持不变,金属棒运动的v-t图象如图丙所示。试求磁感应强度B1的大小和小电动机刚达到额定功率时金属棒的速度v1的大小?

[答案](1)由于磁场均匀增大,所以金属棒中的电流I大小保持不变,安培力F安方向沿斜面向下,设任意时刻t磁感应强度为B,金属棒静止,合外力为零,则

      (2分)

由图乙可知在任意时刻t外力F = (2+t)N    (1分)

在t0时刻有     (1分)

F0 =2N(1分)     B=(2+2t)T(1分)

(2)由图丙可知,金属棒运动的最大速度vm=5 m/s,此时金属棒所受合力为零,设金属棒此时所受拉力大小为Fm,流过棒中的电流为Im,则

P=Fmvm(1分)     Fm-mgsinθ-B1Iml =0(1分)     Em= B1lvm (1分)

(1分)即=0(或4分)

解得 B1=1T(1分)

(3)小电动机刚达到额定功率时,设金属棒所受拉力大小为F1,加速度大小为a,运动的速度大小为v1,流过金属棒的电流为I1,根据牛顿第二定律得

P=F1v1(1分)    v2=at(1分)    F1-mgsinθ-B1I1l =ma(2分)   E1= B1lv1(1分)

(1分)    或=(或6分)

解得v1=4m/s(1分)。

9.(1)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所师,实验主要过程如下:

①设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……;

②分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度、、、……;

③作出草图;

④分析图像。如果图像是一条直线,表明∝;如果不是直线,可考虑是否存在∝、∝、∝等关系。

完成以下关于该试验的说法中空缺的部分:

A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。

B.小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板     ▲     。

C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带。纸带上打出的点,两端密、中间疏。出现这种情况的原因,可能是     ▲     。

D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带     ▲     的距离来进行计算。

器材(代号)
规格
电流表(A1)
电流表(A2)
电压表(V1)
电压表(V2)
滑动变阻器(R1)
滑动变阻器(R2)
直流电源(E)
开关(S)
导线若干
量程0~50mA,内阻约为50
量程0~200mA,内阻约为10
量程0~3V,内阻约为10k
量程0~15V,内阻约为25k
阻值范围0~15,允许最大电流1A
阻值范围0~1k,允许最大电流100mA
输出电压6V,内阻不计

(2)某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:

①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用    ▲    ;电压表应选用     ▲     ;滑动变阻器应选用     ▲     。(以上均填器材代号)

②为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。

③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?

相同点:          ▲          ,

不同点:          ▲          。

[答案](1)B:适当倾斜;(2分)C:没有使木板倾斜或倾角太小(2分);D:是以匀速以后均匀打的点来计算速度的(2分);

(2)①A2(2分);V2(2分);R1(2分);②图略(2分);

③相同点:通过该元件的电流与电压的关系和通过小电珠的电流与电压关系都是非线性关系;

不同点:该元件的电阻值随电压的升高而减小,而小电珠的电阻值随电压升高而增大。

 0  330630  330638  330644  330648  330654  330656  330660  330666  330668  330674  330680  330684  330686  330690  330696  330698  330704  330708  330710  330714  330716  330720  330722  330724  330725  330726  330728  330729  330730  330732  330734  330738  330740  330744  330746  330750  330756  330758  330764  330768  330770  330774  330780  330786  330788  330794  330798  330800  330806  330810  330816  330824  447090 

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