【题目】“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图(a)所示,其中R为定值电阻,R为滑动变阻器。
(1)器材A是_____传感器;
(2)测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图(b)所示,则电源电动势E=_____V,内阻r=_____Ω。
(3)某同学用电流传感器和电阻箱与电源组成如图(c)所示的电路,改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流I,由实验数据做出R﹣图线,若该图线的斜率为k,则电源电动势为_____;该同学没有采用测两组数据、解方程组求电动势和内阻的方法,原因是_____。
【答案】电压 4.4 1.6 k 实验误差较大
【解析】
(1)分析图(a)所示电路图,根据实验原理分析答题。
(2)电源U﹣I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值等于电源内阻。
(3)根据图示电路图应用闭合电路欧姆定律求出图象的函数表达式,然后求出电源电动势;为减小实验误差应进行多次实验测出多组实验数据,应用图象法处理实验数据。
(1)由图(a)所示电路图可知,该实验应用伏安法测电源电动势与内阻实验,器材A为电压传感器。
(2)由图(b)所示电源U﹣I图象可知,电源电动势:E=4.4V,电源内阻:;
(3)由图(c)所示电路图可知,电源电动势:E=I(r+R),整理得:R=E﹣r,R﹣
图线的斜率:k=E;
测两组数据、解方程组求电动势和内阻的方法求电源电动势与内阻实验误差较大,为减小实验误差,应进行多次实验,测出多组实验数据,应用图象法求电源电动势与内阻;
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【题目】某电视台闯关竞技节目的第一关是雪滑梯,雪滑梯由斜面和水平面两部分组成,其结构可以简化为下图模型,雪滑梯顶点距地面高h=15m,滑梯斜面长l=25m,在水平部分距离斜道底端为x0=20m处有一海绵坑。比赛时质量为M1的参赛运动员乘坐一质量为M2的轮胎从赛道顶端滑下,在水平雪道上某处脱离轮胎落到雪道上再滑向海棉坑,运动员停在距离海绵坑1m范围内算过关。已知轮胎与雪道间的动摩擦因数μ1=0.3,运动员与雪道间动摩擦因数为μ2=0.8,假没运动员离开轮胎的时间不计,运动员落到雪道上时的水平速度不变,运动员通过滑梯底端拐点处速率不变,g取10m/s2,求:
(1)运动员滑到滑梯底端时速度的大小
(2)若运动员(可视为质点)在水平雪道上刚好滑至海绵坑停下,计算运动员离开雪轮胎的位置距海绵坑的距离。
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【题目】如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反,下列说法正确的是
A. L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B. L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
D. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
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【题目】如图所示,一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交,环上各点的磁感应强度B大小相等,方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向),若导线环上载有如图所示的恒定电流I,则下列说法正确的是( )
A. 导电圆环所受安培力方向竖直向下
B. 导电圆环所受安培力方向竖直向上
C. 导电圆环所受安培力的大小为2BIR
D. 导电圆环所受安培力的大小为2πBIR
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【题目】如图,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和–q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力,重力加速度大小为g。求
⑴M与N在电场中沿水平方向的位移之比;
⑵A点距电场上边界的高度;
⑶该电场的电场强度大小。
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【题目】(1)试证明:“静止的通电导线在磁场中受到的安培力,在数值上等于大量定向运动的电荷受到的洛伦兹力的总和”。以一段柱状通电直导线为例,设导线的横截面积为S,长度为L,单位体积内自由电荷数为n,电荷电量为q,电荷定向移动的平均速率为v。假定在金属导体中正电荷定向移动形成电流,得到结果具有普遍性(本假定同样适用于以下两问)。
(2)如图所示,接通电路后,导体棒在安培力作用下向右运动。此时,导体中自由电荷既在电场力作用下沿导体棒运动,又随导体棒沿水平方向运动,从而导致运动电荷所受洛伦兹力与宏观安培力不在同一方向。
在此模型中,请证明:安培力对导体棒做功,在数值上等于大量可自由运动电荷所受洛伦兹力的某个分力对电荷做功的总和。
为方便证明,可设电源电动势为E,导体棒的电阻为R,其长度为L,恰好等于平行轨道间距,整个装置处于竖直、向下磁感应强度为B的匀强磁场中,忽略电源和金属导轨的电阻。导体棒在安培力和摩擦力的作用下,向右以速度vx做匀速直线运动,在时间t内由实线位置运动到虚线位置;同时棒内某个正电荷在该时间t内从a位置定向运动到b位置。如在证明过程中,还需用到其他物理量,请自行假设。
(3)在(2)问所涉及的模型中,通过导体棒的电流:。这是因为导体在运动过程中会切割磁感线,产生“反电动势E”。请你根据该过程的微观机制,利用电动势的定义,求出图示模型中的反电动势E,并写出通过导体棒的电流I。
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【题目】长为L的直导体棒a放置在光滑绝缘水平面上,固定的很长直导线b与a平行放置,导体棒a与力传感器相连,如图所示(俯视图)。a、b中通有大小分别为Ia、Ib的恒定电流,Ia方向如图所示,Ib方向未知。导体棒a静止时,传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力。下列说法正确的是
A. Ib与Ia的方向相同,Ib在a处的磁感应强度B大小为
B. Ib与Ia的方向相同,Ib在a处的磁感应强度B大小为
C. Ib与Ia的方向相反,Ib在a处的磁感应强度B大小为
D. Ib与Ia的方向相反,Ib在a处的磁感应强度B大小为
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【题目】如图所示为两组平行金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有一质量为m的电子,电量为e,静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d电压为U的水平放置的平行金属板间;若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出,A、B分别位于两块水平板的中线上。求:
(1)电子通过B点时的速度大小;
(2)右侧平行金属板的长度
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【题目】如图所示,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距l,左端与一电阻R相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下.一质量为m的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,导轨和导体棒的电阻均可忽略.求:
(1)电阻R消耗的功率;
(2)水平外力的大小.
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