【题目】一矩形线圈abcd放在水平面上,线圈中通有如图所示的恒定电流。在ab边的右侧距ab边的距离与bc边的长度相等处,放置水平长直导线MN,MN通有由M到N的电流,在其周围空间产生磁场,已知载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r,式中常量k>0,I为电流强度,r为距导线的即离。则( )
A. ad边不受安培力作用
B. ab边、cd边受到的安培力之比为2:1
C. 若水平面光滑,线圈将向右作加速度减小的加速运动
D. 若水平面粗糙,线圈受到向左的摩擦力作用
【答案】B
【解析】
根据右手定则,判断通电导线MN在右侧的磁场方向,根据左手定则判断各个边受安培力的方向;根据B=kI/r判断ab边、cd边处的磁感应强度之比,根据F=BIL可知ab边、cd边受到的安培力之比;因线框所受安培力的合力向左,可判断若水平面光滑,线圈的加速度方向;若水平面粗糙,可判断线圈受到的摩擦力方向.
根据右手定则,通电导线MN在右侧的磁场方向向里,由左手定则可知,ad边受向下的安培力作用,选项A错误;根据B=kI/r可知,ab边、cd边处的磁感应强度之比为2:1,根据F=BIL可知ab边、cd边受到的安培力之比为2:1,选项B正确;因线框所受安培力的合力向左,则若水平面光滑,线圈将向左作加速度减小的加速运动;若水平面粗糙,线圈受到向右的摩擦力作用,选项CD错误;故选B.
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【题目】如图所示,固定于同一水平面内的光滑、平行长直金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接有定值电阻。粗细和材质均匀的金属杆MN在与其垂直的水平恒力作用下,在导轨上匀速向右运动;金属杆MN始终与导线框形成闭合电路,其长度恰好等于平行轨道的间距,导轨电阻不计。
(1)已知匀强磁场的磁感强度为B,金属杆MN的长度为L,速度为v。
a.请通过法拉第电磁感应定律推导证明,金属杆MN切割磁感线产生的电动势。
b.请结合电源电动势定义式推导证明,金属杆MN切割磁感线产生的电动势。
(2)已知定值电阻的阻值为R,金属杆MN的电阻为r,水平恒力为F,某段时间内,金属杆MN向右运动距离为x。
a.请结合能量守恒定律,求这段时间内金属杆MN上产生的热量Q;
b.经典物理学认为,在金属导体中,定向移动的自由电子频繁地与金属离子发生碰撞,把定向移动的动能不断传递给金属离子,使金属离子的热振动加剧,因而导体的温度升高。在考虑大量自由电子的统计结果时,电子与金属离子的碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力。
展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型,并在此基础上求这段时间内金属杆MN上产生的热量Q。
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【题目】某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势和内阻(电动势E约为9 V,内阻r约为40 Ω)。已知该电池允许输出的最大电流为100 mA。该同学利用如图甲所示的电路进行实验,图中电压表的内阻约为3 kΩ,R为电阻箱,阻值范围0~9999 Ω,R0是定值电阻,阻值为100 Ω。
(1)根据图甲,在虚线框中画出该实验的电路图________
(2)该同学完成电路的连接后,闭合开关S,调节电阻箱的阻值,读取电压表的示数,其中电压表的某一次偏转情况如图乙所示,其示数为_________V。
(3)改变电阻箱的阻值,读出电压表的相应示数U,取得多组数据,作出如图丙所示的图线,则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E=_________V,内阻r=_________Ω。(结果均保留两位有效数字)
(4)用该电路测电动势,真实值和测量值的关系E真_________E测。(填“大于”“小于”或“等于”)
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【题目】如图所示,空间中有沿y轴负方向的匀强电场,其中y轴左侧场强为E1,y轴右侧场强为E2,y轴右侧有宽度为d的匀强磁场,方向垂直于纸面向里。图中MN之间固定一绝缘细管,倾角θ=37°,现有一质量为m,电荷量为-q(q>0)的带电小球,从x轴的M点处从静止开始沿细管运动(小球直径比细管略小,可视为质点),从y轴上y=3L的N点进入磁场,此后小球恰好未从右侧穿出磁场区域,已知重力加速度为g,B1=,B2=
,小球与管壁间的动摩擦因数为μ(Sin37°=0.6 cos37°=0.8)求:
(1)小球从N点进入磁场时速度v的大小;
(2)磁感应强度B的大小。
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【题目】如图所示,体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成体积相等的上下两部分,汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进入汽缸,不能流出汽缸)与一打气筒相连。开始时汽缸内上部分气体的压强为p0,现用打气筒向容器内打气。已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为的空气,当打气49次后,稳定时汽缸上下两部分的体积之比为9∶1,重力加速度大小为g,外界温度恒定,不计活塞与汽缸间的摩擦。求活塞的质量m。
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【题目】如图所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2和O3O4都是线圈的对称轴,应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流( )
A. 向左或向右平动
B. 绕O1O2转动
C. 向上或向下平动
D. 以垂直线圈的轴转动
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【题目】如图所示是示波器原理图,电子被电压为U1的加速电场加速后射入电压为U2的偏转电场,离开偏转电场后电子打在荧光屏上的P点,P点与O点的距离叫做偏转距离,偏转电场极板长为L,板间距离为d,为了增大偏转距离,下列措施可行的是
A. 增大U1
B. 增大U2
C. 减小L
D. 增大d
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【题目】如图甲所示为电场中的一条电场线,在电场线上建立坐标轴,则坐标轴上O~x2间各点的电势分布如图乙所示,则
A. 在O~x2间,电场强度先减小后增大
B. 在O~x2间,电场强度方向没有发生变化
C. 若一负电荷从O点运动到x2点,电势能逐渐减小
D. 从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷,则该电荷在O~x2间一直做加速运动
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【题目】导线中带电粒子的定向运动形成了电流。带电粒子定向运动时所受洛伦兹力的矢量和,在宏观上表现为导线所受的安培力。如图所示,设导线ab中每个带正电粒子定向运动的速度都是v,单位体积的粒子数为n,粒子的电荷量为q,导线的横截面积为S,磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里,则下列说法正确的是
A. 由题目已知条件可以算得通过导线的电流为
B. 题中导线受到的安培力的方向可用安培定则判断
C. 每个粒子所受的洛伦兹力为,通电导线所受的安培力为
D. 改变适当的条件,有可能使图中带电粒子受到的洛伦兹力方向反向而导线受到的安培力方向保持不变
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