【題目】電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)也不相同，物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表明電源的這種特性。

（1）電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把的電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，如圖甲所示，如果移送電荷時(shí)非靜電力所做的功為，寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；

（2）如圖乙所示，固定于水平面的U形金屬框架處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，金屬框兩平行導(dǎo)軌間距為。金屬棒在外力的作用下，沿框架以速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒始終垂直于兩平行導(dǎo)軌并接觸良好。已知電子的電荷量為

a.在金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)的過(guò)程中，請(qǐng)說(shuō)明是什么力充當(dāng)非靜電力，求出這個(gè)非靜電力產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；

b.展開(kāi)你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力的表達(dá)式；

（3）現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖丙所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，因電流變化而產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為（k為一定值）。求電子在圓形軌道中加速一周的過(guò)程中，感生電場(chǎng)對(duì)電子所做功及電子所受非靜電力的大小。

【答案】(1) (2)a.外力充當(dāng)非靜電力，； b. (3)，

【解析】

(1)根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義可知：

(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)的過(guò)程中外力充當(dāng)非靜電力；由題意可知金屬棒在外力和安培力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則：

所以根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義有：

b.從微觀角度看，導(dǎo)線中的自由電子與金屬離子發(fā)生了碰撞，可以看做是安全彈性碰撞，碰后自由電子損失動(dòng)能，損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為焦耳熱。從整體上看，可以視為金屬離子對(duì)自由電子整體運(yùn)動(dòng)的平均阻力導(dǎo)致自由電子動(dòng)能的的損失。

設(shè)導(dǎo)線MN的橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的平均速度為ve，則導(dǎo)線MN內(nèi)的自由電子總數(shù)為：

導(dǎo)線中的電流為：

在極短時(shí)間t內(nèi)，導(dǎo)線內(nèi)所有自由電子克服金屬離子做功導(dǎo)致自由電子的動(dòng)能損失為：

從宏觀角度看，力F對(duì)導(dǎo)線做功，而導(dǎo)線的速度不變，即導(dǎo)線的動(dòng)能不變，所以力F的功完全轉(zhuǎn)化為焦耳熱。t時(shí)間內(nèi)，力F做功：

又因?yàn)椋?/span>

即：

當(dāng)導(dǎo)線MN做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)外力等于安培力，即：

聯(lián)立以上各式可解得：

(3)據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

加速一周感生電場(chǎng)對(duì)電子所做的功：

設(shè)非靜電力為F，電子運(yùn)動(dòng)一周，非靜電力做功為：

根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義：

聯(lián)立解得：

答：(1) 電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)的過(guò)程中，外力充當(dāng)非靜電力；這個(gè)非靜電力產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；

b. 導(dǎo)線中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力；

(3)電子在圓形軌道中加速一周的過(guò)程中，感生電場(chǎng)對(duì)電子所做功，電子所受非靜電力。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在練習(xí)使用多用表的實(shí)驗(yàn)中

（1）某同學(xué)連接的電路如圖所示．

①若旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)直流電流檔，此時(shí)測(cè)得的是通過(guò)____________的電流；

②若斷開(kāi)電路中的電鍵，旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆檔，此時(shí)測(cè)得的是____________的阻值；

③若旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)直流電壓檔，閉合電鍵，并將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，此時(shí)測(cè)得的是____________兩端的電壓．

（2）在使用多用表的歐姆檔測(cè)量電阻時(shí)，若（ ）

A．雙手捏住兩表筆金屬桿，測(cè)量值將偏大

B．測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏離中央刻度過(guò)大，則必需減小倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量

C．選擇“×10”倍率測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測(cè)量值小于25Ω

D．歐姆表內(nèi)的電池使用時(shí)間太長(zhǎng)，雖能完成調(diào)零，但測(cè)量值將略偏大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)利用電流傳感器研究電容器的放電過(guò)程，他按如圖甲所示連接電路。先使開(kāi)關(guān)接1，電容器很快充電完畢。然后將開(kāi)關(guān)擲向2，電容器通過(guò)放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的曲線如圖乙所示。緊接著他進(jìn)一步研究滑動(dòng)變阻器的阻值對(duì)放電過(guò)程的影響，下列判斷正確的是

A.將滑片向右移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將增大

B.將滑片向左移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將減小

C.將滑片向右移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與橫軸交點(diǎn)的位置將向右移動(dòng)

D.將滑片向左移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與縱軸交點(diǎn)的位置將向下移動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，如圖所示，它有兩個(gè)外觀基本相同的線圈A和B，線圈外部還可以繞線．

（1）某同學(xué)用多用電表的歐姆擋測(cè)量了A、B線圈的電阻值，發(fā)現(xiàn)B線圈電阻約為A線圈電阻的3倍，則可推斷___線圈的匝數(shù)多（選填“A”或“B”）；

（2）如果把它看作理想變壓器，現(xiàn)要測(cè)量A、B線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和一只低壓交流電源（輸出電壓的有效值不變）．

現(xiàn)采用如下方法進(jìn)行測(cè)量：

①將絕緣導(dǎo)線一端與A線圈上方接線柱相連，順著原來(lái)的繞制方向在變壓器的鐵心上再繞制n匝線圈；

②將絕緣導(dǎo)線的另一端和A線圈下方接線柱分別與低壓交流電源兩端相連接；

③用多用電表的交流電壓擋先后測(cè)量低壓交流電源兩端的電壓U0和B線圈的輸出電壓U；

請(qǐng)?jiān)谏鲜龌A(chǔ)上，補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，完成A、B線圈匝數(shù)的測(cè)量（需要測(cè)量的物理量請(qǐng)用字母表示，并說(shuō)明其含義），再寫(xiě)出測(cè)量A、B線圈的匝數(shù)和的表達(dá)式．

④___________________；

nA= _________，nB= __________．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，其電阻不計(jì)、間距為L，左端接有阻值為R的定值電阻。一質(zhì)量為m、電阻也為R的導(dǎo)體棒與兩導(dǎo)軌接觸良好，在水平力F作用下在O位置兩側(cè)M、N間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．t＝0時(shí)刻起導(dǎo)體棒從M位置開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，其速度變化規(guī)律為v＝vmsinωt，在O位置速度最大。

(1)寫(xiě)出定值電阻中的電流i隨時(shí)間t變化的表達(dá)式；

(2)導(dǎo)體棒從M位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到O位置的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)的時(shí)間t＝，求此過(guò)程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q及水平力F做的功W；

(3)單匝線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流的變化規(guī)律與題中導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流的變化規(guī)律類(lèi)似．試求導(dǎo)體棒從M位置運(yùn)動(dòng)到O位置的過(guò)程中，通過(guò)定值電阻的電荷量q。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】氧氣分子在0 ℃和100 ℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示．下列說(shuō)法正確的是________。

A.圖中兩條曲線下面積相等

B.圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形

C.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 ℃時(shí)的情形

D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目

E.與0 ℃時(shí)相比，100 ℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到狀態(tài)a．下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加

B.在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功

C.在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功

D.在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量

E.在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖乙所示，理想變壓器原線圈a、b間接入如圖甲所示的交變電流，變壓器原副線圈匝數(shù)比為22:10，副線圈中接有滑動(dòng)變阻器以及光敏電阻R，其阻值隨光照的增強(qiáng)而減小，其余電阻不計(jì)，則（ ）

A. 原線圈中接入交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為

B. 滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)時(shí)，副線圈電流減小

C. 在光敏電阻處增強(qiáng)光照，原線圈輸入功率變大

D. 若將光敏電阻換做二極管，則副線圈兩端電壓為50V

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一絕緣的光滑軌道，一個(gè)帶負(fù)電的小球從斜軌上的A點(diǎn)由靜止釋放，沿軌道滑下，已知小球的質(zhì)量為m，電荷量為－q，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，斜軌道的傾角為α，圓軌道半徑為R，小球的重力大于所受的電場(chǎng)力。

(1)求小球沿軌道滑下的加速度的大��；

(2)若使小球通過(guò)圓軌道頂端的B點(diǎn)，求A點(diǎn)距水平地面的高度h1至少為多大；

(3)若小球從斜軌道h2=5R處由靜止釋放。假設(shè)其能通過(guò)B點(diǎn)。求在此過(guò)程中小球機(jī)械能的改變量。

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同步練習(xí)冊(cè)答案