【題目】為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置.如圖所示,自行車后輪由半徑r1=5.0×10-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣幅條構(gòu)成.后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條,每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡.在支架上裝有磁鐵,形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場(chǎng),其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=π/6 .后輪以角速度 ω=2πrad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng).若不計(jì)其它電阻,忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng).
(1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí),求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E,并指出ab上的電流方向;
(2)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí),畫出“閃爍”裝置的電路圖;
(3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始,經(jīng)計(jì)算畫出輪子一圈過(guò)程中,內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的Uab-t圖象;
(4)若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡,該“閃爍”裝置能否正常工作?有同學(xué)提出,通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小,優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案,請(qǐng)給出你的評(píng)價(jià).
【答案】(1)E=4.9×10-2V,方向從 (2) (3) (4)閃爍裝置不能正常工作,具體見(jiàn)解析.
【解析】
(1)金屬條ab在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng),所構(gòu)成的回路磁通量變化,設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間,磁通量變化率為,由法拉第電磁感應(yīng)定律得:
①
②
由①②兩式并代入數(shù)據(jù)得:③
根據(jù)右手定則(或愣次定律),可知感應(yīng)電流方向?yàn)?/span>.④
(2)通過(guò)分析,可得電路為
(3)設(shè)電路中的總電阻,根據(jù)電路可知⑤
Ab兩段電勢(shì)差為⑥
設(shè) ab離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為,下一條金屬條進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為
⑦
⑧
設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的周期為T,則
T=1s⑨
在T=1s內(nèi),金屬條四次進(jìn)出磁場(chǎng),后三次與第一次一樣.
由上面4式可畫出如下圖圖像
(4)“閃爍“裝置不能正常工作.(金屬條的電動(dòng)勢(shì)遠(yuǎn)小于小燈泡的額定電壓,因此無(wú)法正常工作)
B增大,E增大,但有限度
r2增大,E增大,但有限度
ω增大,E增大,但有限度
θ增大,E不變.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】圖甲是洛倫茲力演示儀。圖乙是演示儀結(jié)構(gòu)圖,玻璃泡內(nèi)充有稀薄的氣體,由電子槍發(fā)射電子束,在電子束通過(guò)時(shí)能夠顯示電子的徑跡。圖丙是勵(lì)磁線圈的原理圖,兩線圈之間產(chǎn)生近似勻強(qiáng)磁場(chǎng),線圈中電流越大磁場(chǎng)越強(qiáng),磁場(chǎng)的方向與兩個(gè)線圈中心的連線平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過(guò)電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線圈的電流來(lái)調(diào)節(jié)。若電子槍垂直磁場(chǎng)方向發(fā)射電子,給勵(lì)磁線圈通電后,能看到電子束的徑跡呈圓形。關(guān)于電子束的軌道半徑,下列說(shuō)法正確的是
A.只增大電子槍的加速電壓,軌道半徑變小
B.只增大電子槍的加速電壓,軌道半徑變大
C.只增大勵(lì)磁線圈中的電流,軌道半徑變小
D.只增大勵(lì)磁線圈中的電流,軌道半徑不變
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向?yàn)檎诖艌?chǎng)中有一細(xì)金屬線圈,線圈平面位于紙面內(nèi),如圖甲所示.現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化,先按圖乙中所示的Oa圖線變化,后來(lái)又按圖線bc和cd變化,E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流,則( )
A.E1>E2,I1沿逆時(shí)針?lè)较颍?/span>I2沿順時(shí)針?lè)较?/span>
B.E1<E2,I1沿逆時(shí)針?lè)较颍?/span>I2沿順時(shí)針?lè)较?/span>
C.E1>E2,I2沿順時(shí)針?lè)较颍?/span>I3沿逆時(shí)針?lè)较?/span>
D.E2>E3,I2沿順時(shí)針?lè)较颍?/span>I3沿順時(shí)針?lè)较?/span>
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】做功與路徑無(wú)關(guān)的力場(chǎng)叫做勢(shì)場(chǎng),在這類場(chǎng)中可以引入“勢(shì)”和“勢(shì)能”的概念,場(chǎng)力做功可以量度勢(shì)能的變化。例如靜電場(chǎng)和引力場(chǎng)。如圖所示,真空中靜止點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,取無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,則在距離點(diǎn)電荷+Q為r的某點(diǎn)處放置電荷量為+q的檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能為(式中k為靜電力常量)。
(1)A、B為同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷+Q間的距離分別為r1和r2;
①將該檢驗(yàn)電荷由A點(diǎn)移至B點(diǎn),判斷電場(chǎng)力做功的正負(fù)及電勢(shì)能的增減;
②求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB;
(2)類似的,由于引力的作用,行星引力范圍內(nèi)的物體具有引力勢(shì)能.若取離行星無(wú)窮遠(yuǎn)處為引力勢(shì)能的零勢(shì)點(diǎn),則距離行星球心為r處的物體引力勢(shì)能,式中G為萬(wàn)有引力常量,M為行星的質(zhì)量,m為物體的質(zhì)量。設(shè)行星的半徑為R,求探測(cè)器從行星表面發(fā)射能脫離行星引力范圍所需的最小發(fā)射速度。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
(1)某小組同學(xué)用如圖所示裝置,采用控制變量法來(lái)研究在小車質(zhì)量不變的情況下,小車加速度與小車受力的關(guān)系.下列措施中正確的是______.
A.平衡摩擦力的方法就是將木板一端墊高,在塑料小桶中添加砂,使小車在繩的拉力作用下能勻速運(yùn)動(dòng)
B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車,然后打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
C.在每次實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量
(2)如圖所示是某一次打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶.取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G,紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T = 0.10 s,用刻度尺測(cè)量出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示,則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a =_________m/s2,打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小vC =__________m/s.(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中。
(1)設(shè)計(jì)如圖所示電路圖,要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化,且能盡量減小系統(tǒng)誤差,開(kāi)關(guān)接___(填“M”或“N”)閉合開(kāi)關(guān)S前滑片P置于_______(填“A端”或“B端”)
(2)根據(jù)所選電路圖,請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫線代替導(dǎo)線,把實(shí)驗(yàn)儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路_____。
(3)若實(shí)驗(yàn)中電流表出現(xiàn)故障,不能使用。該同學(xué)需將一個(gè)滿偏電流為1mA、內(nèi)阻為30Ω的表頭改裝成量程為0-0.6A的電流表,則應(yīng)將表頭與電阻箱_________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),并將該電阻箱阻值調(diào)為__________Ω.(保留一位有效數(shù)字)
(4)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示. 隨著電壓增大,溫度升高,小燈泡的電阻____________. (填“增大”,“減小”或“不變”)
(5)若把這種規(guī)格的三個(gè)小燈泡、、按如圖所示電路連接. 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后,電路中的總電流為0.25A,則此時(shí)、的實(shí)際功率之比為__________
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)在進(jìn)行擴(kuò)大電流表量程的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻。他設(shè)計(jì)了一個(gè)用標(biāo)準(zhǔn)電流表G1來(lái)校對(duì)待測(cè)電流表G2的滿偏電流和測(cè)定G2內(nèi)阻的電路,如圖所示。已知G1的量程略大于G2的量程,圖中R1為滑動(dòng)變阻器,R2為電阻箱。該同學(xué)順利完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程包含以下步驟,其合理的順序依次為(填步驟的字母代號(hào));
A.合上開(kāi)關(guān)S2
B.分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大
C.記下R2的最終讀數(shù)
D.反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2的阻值,使G1的示數(shù)仍為I1,使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半,此時(shí)R2的最終讀數(shù)為r
E.合上開(kāi)關(guān)S1
F.調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度,此時(shí)G1的示數(shù)為I1,記下此時(shí)G1的示數(shù)
②僅從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理看,用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比(填“偏大”、“偏小”或“相等”);
③若要將G2的量程擴(kuò)大為I,并結(jié)合前述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量的結(jié)果,寫出須在G2上并聯(lián)的分流電阻RS的表達(dá)式,RS。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,虛線a、b、c代表電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線,實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn),由此可知
A.帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大
B.帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的加速度大小小于在Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小
C.帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的速度大小大于在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小
D.帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和比在Q點(diǎn)時(shí)的小,比在P點(diǎn)時(shí)的大
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。
(1)用刻度尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度和直徑,某次測(cè)量結(jié)果如圖所示,在此次測(cè)量中該金屬絲的長(zhǎng)度為___________cm,直徑為___________mm。
(2)已知待測(cè)金屬絲的電阻值Rx約為5Ω?晒┻x擇的器材有:
電源E:電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻約1Ω
電流表A1:量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω
電流表A2:量程0~3A,內(nèi)阻約0.025Ω
電壓表V1:量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ
電壓表V2:量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ
滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值5Ω,允許最大電流2A
滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值1000Ω,允許最大電流0.6A
開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。
在上述器材中,應(yīng)該選用的電流表是______,應(yīng)該選用的電壓表是______。若想盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù),應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是______(填寫儀器的字母代號(hào))。
(3)用所選的器材,在答題紙對(duì)應(yīng)的方框中畫出電路圖__________。
(4)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差,下列說(shuō)法正確的是________。
A.對(duì)金屬絲的直徑多次測(cè)量求平均值,可消除誤差
B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差
C.利用電流I隨電壓U的變化圖線求Rx可減小偶然誤差
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