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【题目】地球表面附近存在一个竖直向下的电场,其大小约为100V/m。在该电场的作用下,大气中正离子向下运动,负离子向上运动,从而形成较为稳定的电流,这叫做晴天地空电流。地表附近某处地空电流虽然微弱,但全球地空电流的总电流强度很大,约为1800A。以下分析问题时假设地空电流在全球各处均匀分布。

1)请问地表附近从高处到低处电势升高还是降低?

2)如果认为此电场是由地球表面均匀分布的负电荷产生的,且已知电荷均匀分布的带电球面在球面外某处产生的场强相当于电荷全部集中在球心所产生的场强;地表附近电场的大小用E表示,地球半径用R表示,静电力常量用k表示,请写出地表所带电荷量的大小Q的表达式;

3)取地球表面积S=5.1×1014m2,试计算地表附近空气的电阻率ρ0的大小;

4)我们知道电流的周围会有磁场,那么全球均匀分布的地空电流是否会在地球表面形成磁场?如果会,说明方向;如果不会,说明理由。

【答案】1)降低 2 32.8×1013Ω·m 4)因为电流关于地心分布是球面对称的,所以磁场分布也必将关于地心球面对称,这就要求磁感线只能沿半径方向;但是磁感线又是闭合曲线。以上两条互相矛盾,所以地空电流不会产生磁场

【解析】试题分析:(1)沿着电场线方向,电势不断降低;(2)根据点电荷的电场强度定义式进行求解电量;(3)利用微元法求一小段空气层为研究对象,根据电阻定律和欧姆定律进行求解电阻率;(4)根据地球磁场的特点进行分析。

1由题意知,电场方向竖直向下,故表附近从高处到低处电势降低。

2)由,得电荷量的大小

3)如图从地表开始向上取一小段高度为Δh的空气层(Δh远小于地球半径R

则从空气层上表面到下表面之间的电势差为

这段空气层的电阻,且

三式联立得

代入数据解

4)方法一:如图,为了研究地球表面附近A点的磁场情况

可以考虑关于过A点的地球半径对称的两处电流,根据右手螺旋定则可以判断,这两处电流在A点产生的磁场的磁感应强度刚好方向相反,大小相等,所以产生的磁场在A点的合磁感应强度为零。同理,地球上各处的地空电流在A点的合磁感应强度都为零,即地空电流不会在A点产生磁场。同理,地空电流不会在地球附近任何地方产生磁场。

方法二:因为电流关于地心分布是球面对称的,所以磁场分布也必将关于地心球面对称,这就要求磁感线只能沿半径方向;但是磁感线又是闭合曲线。以上两条互相矛盾,所以地空电流不会产生磁场。

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】验证机械能守恒定律实验.图()是打点计时器打出的一条纸带,选取其中连续的计时点标为ABC……GHI,对BH段进行研究.

(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________

(2)用刻度尺测量距离时如图(),读出AC两点间距为________cm,B点对应的速度vB________m/s(保留三位有效数字).

(3)H点对应的速度为vH,重物下落的高度为hBH,当地重力加速度为g,为完成实验,要比较与________的大小(用字母表示).

【答案】 0.02 s 5.40 1.35

【解析】试题分析:机械能守恒定律的条件是只有重力做功,所以本实验的关键是想法减少重锤受到阻力的影响,减少措施有选取密度大的、质量大体积小的重锤;刻度尺的读数要注意进行估读,根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度,可以求出B点瞬时速度的大小;根据功能关可知,需要比较哪些物理量.

(1)可得,纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02 s;

(2)AC两点的距离为C点的刻度值减去A点的刻度值,即AC=5.90-0.50 cm=5.40 cm,B点对应的速度为AC两点间的平均速度,则有

(3)本实验需要验证的是重物自B点至H点,重力势能的减少量与动能的增量是否相等,即比较,整理得

【点睛】正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等。

型】实验题
束】
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【题目】图(a)是测量电源电动势E和内阻r的原理图.R0=2.5Ω为定值保护电阻,电流表内阻不计,单位长度电阻r0=0.10Ω/cm的电阻丝ac标有长度刻度

请根据原理图接图(b)的实物图

闭合开关S,记录ab的长度L和电流表A的示数I;b点改变ab的长度L,测6组L和I值,并算出对应的值.写出与L、E、r、R0、r0的关系式 =_________

图(c)中“×”是已标出的实验数据,请作出L变化的图线;

根据-L图线算出电源电动势E =_____V,内阻r =_____Ω.(计算结果保留到小数点后两位)

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】(1)如图甲所示为某校兴趣小组通过电流传感器和计算机来测电源电动势和内阻的实验电路,其中R0为定值,电阻R为可调节的电阻箱,电流传感器与计算机(未画出)相连,该小组成员通过实验记录下电阻箱的阻值R和相应的电流值I,通过变换坐标,经计算机拟合得到如图乙所示图象,则该图象选取了____为纵坐标,由图乙中图线可得到该电源的电动势为____V;

(2)现由三个规格相同的小灯泡,标出值为“2.5V、0.6A”,每个小灯泡的I﹣U特性曲线如图丙所示,将它们与图甲中电源按图丁所示的电路相连,闭合开关后,A灯恰好正常发光,则电源的内阻r=____Ω,图甲中定值电阻R0=____Ω.

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【题目】某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值,他们先用多用电表进行粗测,测量出Rx的阻值约为18Ω左右。为了进一步精确测量该电阻,实验台上有以下器材:

A.电流表(量程15mA内阻未知)

B.电流表(量程0.6A内阻未知)

C.电阻箱(099.99Ω)

D.电阻箱(0999.9Ω)

E.电源(电动势约3V内阻约1Ω)

F.单刀单掷开关2

G.导线若干

甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材,按照如下步骤完成实验:

a.先将电阻箱阻值调到最大,闭合S1断开S2调节电阻箱阻值,使电阻箱有合适的阻值R1,此时电流表指针有较大的偏转且示数为I

b.保持开关S1闭合,再闭合开关S2调节电阻箱的阻值为R2,使电流表的示数仍为I

①根据实验步骤和实验器材规格可知,电流表应选择_______电阻箱应选择_______ (选填器材前的字母)

②根据实验步骤可知,待测电阻Rx= ____________________(用步骤中所测得的物理量表示)。

同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻。若已知所选电流表的内阻RA=2.0Ω闭合开关S2调节电阻箱R,读出多组电阻值R和电流I的数据由实验数据绘出的-R图象如图乙所示,由此可求得电源电动势E=________ V内阻r= ____ Ω(计算结果保留两位有效数字)

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【题目】图中所示ox轴沿水平方向,oy轴沿竖直向上方向。在x>0y>0的区域内存在某种分布范围足够广的介质,其折射率随着y的变化而变化。一束细光束入射到介质表面,并沿着如图所示从ab的一条弧形路径传播。下列判断正确的是

A. 此介质的折射率随着y的增大而减小

B. 海洋蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此类似

C. 沙漠蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此类似

D. 这束细光束在继续传播的过程中会发生全反射

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【题目】如图所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在垂直于试管的水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出.关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是(  )

A. 小球带负电

B. 小球运动的轨迹是一条抛物线

C. 洛伦兹力对小球做正功

D. 要保持试管匀速运动,拉力F应逐渐增大

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【题目】某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻实验原理如图甲所示其中虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表为标准电压表E为待测电池组,S为开关R为滑动变阻器R0是阻值为4.0 Ω的定值电阻

(1)已知灵敏电流计的满偏电流Ig=100 μA、内阻rg=2.0 kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200 mA,应并联一只________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1

(2)根据图甲用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路______

(3)某次实验的数据如下表所示:

测量次数

1

2

3

4

5

6

7

8

电压表

读数U/V

5.26

5.16

5.04

4.94

4.83

4.71

4.59

4.46

改装表

读数I/mA

20

40

60

80

100

120

140

160

该小组借鉴研究匀变速直线运动实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=______Ω(保留两位小数);为减小偶然误差逐差法在数据处理方面体现出的主要优点_____________________________________________________________

(4)该小组在前面实验的基础上为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同但内阻的测量值总是偏大若测量过程无误则内阻测量值总是偏大的原因是________。(填选项前的字母)

A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小

C.R1的实际阻值比计算值偏小 D.R0的实际阻值比标称值偏大

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【题目】如图所示,水平光滑的绝缘细管中,两相同的带电金属小球相向运动,当相距L时,加速度大小均为a,速度大小均为v,相互作用力大小为F已知A球带电荷量为+qB球带电荷量为-3q,两球相碰后分开,则下列有关说法正确的是

A. 两球相碰位置为L的中点

B. 当两球相碰后再次相互L时,两球间相互作用力大小为F

C. 当两球相碰后再次相互为L时,两球加速度大小均为a

D. 当两球相碰后再次相互L时,两球速度大小均为v

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【题目】下列说法正确的是________

A.在完全失重的情况下,气体的压强为零

B.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子较稀疏,分子间的引力大于斥力

C.当两分子间距离大于平衡位置的间距时,分子间的距离越大,分子势能越小

D.水中气泡上浮过程中,气泡中的气体在单位时间内与气泡壁单位面积碰撞的分子数减小

E.不可能利用高科技手段将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化

【答案】BDE

【解析】根据气体压强的产生原因,在完全失重的情况下,气体的压强并不为零,A错误;液体表面张力产生的原因是液体表面层分子较稀疏,分子间的引力大于斥力,B正确;当两分子间距离大于平衡位置的间距时,分子间的距离越大,分子势能越大,C错误;气泡在水中上浮过程中,体积增大,温度基本不变,压强减小,根据气体压强的微观解释可知,D正确;根据热力学第二定律,可知不可能将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化,E正确.

型】填空
束】
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【题目】一定质量的理想气体在a状态体积为V1=2L,压强为p1=3atm,温度为T1=300K,在b状态体积为V2=6L,压强为p2=1atm,如果建立该气体的p V图象如图所示,让该气体沿图中线段缓慢地从a状态变化到b状态,求:

①气体处于b状态时的温度T2

②从a状态到b状态的过程中气体的最高温度Tmax.

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