【题目】磁流体发电的原理与霍尔效应非常类似.如图2所示,磁流体发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道的长为L、宽为d、高为h,上下两面是绝缘板.前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S和定值电阻R相连.整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中.管道内始终充满电阻率为ρ0的导电液体(有大量的正、负离子),且开关闭合前后,液体在管道进、出口两端压强差的作用下,均以恒定速率v0沿x轴正向流动,液体所受的摩擦阻力不变.
(1)求开关闭合前,M、N两板间的电势差大小U0;
(2)求开关闭合后,M、N两板间的电势差大小U;
(3)关于该装置内部能量转化和各力做功,下列说法中正确的是()
A.该发电机内部由于电荷随导电液体沿x轴方向运动,因此产生了垂直于x轴方向的洛伦兹力分量.这个力使电荷向侧面两板聚集,克服静电力做功,形成电动势,是电源内部的非静电力
B.闭合开关后,由于导电液体内部产生了从M到N的电流,因此导电液体受到安培力的作用,安培力对流体做正功
C.虽然洛伦兹力不做功,但它的一个分量对电荷做正功,另一个分量对电荷做负功,以这两个分量为媒介,流体的动能最终转化为回路中的电能
D.为了维持流体匀速运动,管道两端压强差产生的压力克服摩擦阻力和安培力做功,是整个发电机能量的来源
【答案】(1)(2)
(3)A
【解析】(1)设带电离子所带的电荷量为q,当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时, 保持恒定,
,解得:
(2)开关闭合后,M、N两板间的电压为R两端的电压
两导体板间液体的电阻为:
根据欧姆定律,则有:
R两端的电压为
联立得:
(3)当电荷运动时受到洛伦兹力作用,正电荷向M板积累,负电荷向N积累,两板间形成了由M到N的电场,因此电荷向两极板间运动时受到的洛伦兹力即为非静电力,MN间的电场对电荷的作用力是静电力,正是非静电力做功把其他形式的能转化为电能,A正确,B错误;为了维持流体匀速运动,管道两端的压强满足,其中
为安培力,f为洛伦兹力,故发电机能量来源非静电力做功,D错误;流体的动能部分转化为电能,C错误;选A.
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【题目】如图所示,轻绳AC与水平面夹角α=30°,BC与水平面夹角β=60°,若AC、BC能承受的最大拉力不能超过50N,那么重物G最重不能超过多少?(设悬挂重物G的绳CD强度足够大)
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【题目】如图所示,质量为的“
”形金属细框竖直放置在两水银槽中,“
”形框的水平细杆
长
.处于磁感应强度大小
、方向水平向右的匀强磁场中,有一匝数
匝、面积
的线圈通过开关
与两水银槽相连,线圈处于与线圈平面垂直的、沿竖直方向的匀强磁场中,其磁感应强度
的大小随时间
变化的关系如图乙所示。
时闭合开关
,瞬时细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力),跳起的最大高度
,不计空气阻力,取
。下列说法正确的是( )
A. 0—0.10s内线圈内的感应电动势大小为3V
B. 开关K闭合瞬间,CD间的电流方向向C到D
C. 磁感应强度的方向竖直向上
D. 开关K闭合瞬间,通过细杆CD的电荷量为0.03C
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【题目】某同学想测量电压表的内阻,实验室提供了以下器材:
电压表V:量程3V,内阻待测;
电流表A1:量程0.6 A,内阻约0.2Ω;
电流表A2:量程1.5mA,内阻约100Ω;
滑动变阻器R1:最大阻值10Ω,额定电流0.3A;
滑动变阻器R2:最大阻值50Ω,额定电流0.5A;
电源E:电动势4.5V,内阻不计;
多用电表、开关、导线若干。
回答下列问题:
(1)该同学先用多用电表粗测电压表的内阻,当选用“×10”挡测量时,指针位于图1中a的位置,更换合适量程后重新测量,指针位于b位置,则该量程为___________选填 “×1”或“×100”)
(2)粗测后,该同学从上述器材中选择合适器材,设计电路,重新进行实验,请你在虚线框中画出实验电路图,图中各元件用题中所给的符号表示___________;
(3)经正确操作后,该同学根据测得的数据,在直角坐标系中描出了待测电压表的U-I图象,但不小心将右边一部分丢失了,由图3所示的部分图象可得,电压表内阻的测量值RV=___________Ω。
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【题目】关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图a汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B. 如图b所示是一圆锥摆,若保持圆锥的高不变的同时增大θ,则圆锥摆的角速度变大
C. 如图c两小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置做匀速度圆周运动,则小球在B位置时角速度大
D. 火车转弯超过规定速度行驶时,内轨对火车轮缘会有挤压作用
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【题目】如图甲所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=370,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin370=0.6,cos37=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力;
(4)若其他条件不变,磁场的大小和方向可以调节,如图乙所示,其中杆b与导轨之间的摩擦力可能为零的图是.
(5)若导体棒在题目所述条件下沿导轨向下运动,通过传感器测得电流随时间均匀变化,如图丙所示,求2s内安培力对导体棒的冲量大小和方向.
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【题目】LED光源应用越来越广泛,高折射率材料对提高LED的性能有很好作用。如图所示,现有一用高折射率材料制成的半球体,右侧竖直面镀银,光源S就在其对称轴上。从光源S发出的一束光射到球面上的P点,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光折射入半球体内,经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回,若球半径R=2cm,材料折射率n=,真空中光速为c=3.0×108m/s。求:
Ⅰ.光射到球面上P点时的入射角θ1;
Ⅱ.该光束从进入球面到第一次传到镀银面的时间t。
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【题目】某物理实验小组采用如图甲所示的装置研究平抛运动
(1)安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是_________
A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小
B.保证小球飞出时,初速度水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
(2)某同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放,并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛,将水平板依次放在如图乙1、2、3的位置,且l与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3,忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是_________。
A.x2-x1=x3-x2 B.x2-x1<x3-x2 C.x2-x1>x3-x2 D.无法判断
(3)另一同学通过正确的实验步骤及操作,在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图丙所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。重力加速度为g.可求出小球从P1运动到P2所用的时间为_________,小球抛出时的水平速度为_________。
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【题目】关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是( )
A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大
B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小
C.在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大
D.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
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