【題目】l820年4月,丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應。已知通電長直導線周圍某點的磁感應強度,即磁感應強度B與導線中的電流I成正比、與該點到導線的距離r成反比。如圖所示,兩根平行長直導線相距為x0,分別通以大小不等、方向相同的電流,已知I1>I2。規定磁場方向垂直紙面向里為正,在0~x0區間內磁感強度B隨x變化的圖線可能是圖中的
A. B.
C.
D.
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【題目】某同學設計的可調電源電路如圖(a)所示,R0為保護電阻,P為滑動變阻器的滑片。閉合電建S。
①用電壓表測量A、B兩端的電壓:將電壓表調零,選擇0-3V擋,示數如圖22(b),電壓值為 V。
②在接通外電路之前,為了保證外電路的安全,滑片P應先置于 端。
③要使輸出電壓變大,滑片P應向 端滑動。
④若電源電路中不接入R0,則在使用過程中,存在 的風險(填“斷路”或“短路”)。
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【題目】如圖所示,傾角為θ的光滑斜面足夠長,一質量為m的小物體,在沿斜面向上的恒力F作用下,由靜止從斜面底端沿斜面向上做勻加速直線運動,經過時間t,力F做功為60J,此后撤去力F,物體又經過相同的時間t回到斜面底端,若以地面為零勢能參考面,則下列說法中正確的是( )
A. 物體回到斜面底端的動能為60J
B. 恒力F=2mgsinθ
C. 撤去力F時,物體的重力勢能是45J
D. 動能與勢能相等的時刻一定出現在撤去力F之后
【答案】ACD
【解析】試題分析:物體靜止開始從斜面底端開始運動知道最后返回斜面底端,此過程斜面光滑沒有摩擦力做功,重力做功為0,根據動能定理有Ek-0=WF=60J,選項A對。撤去F前,加速度a=-gsinθ,撤去F后,加速度a'=gsinθ。根據力F撤去前后位移等大反向,判斷撤去前后平均速度等大方向,由于撤去前后都是勻變速所以有
,整理得a'=3a,即F=
mgsinθ,選項B錯。撤去力F前,力F做功Fs=
mgsinθ·s=60J,重力做功-mgsinθ·s =45J,所以撤出力F時,物體的重力勢能是45J選項C對。力F撤去前,合力
mgsinθ小于重力沿斜面的分力mgsinθ,即合力做功小于克服重力做功,增加的動能小于增加的重力勢能,撤去力F之前一定是重力勢能大于動能,最返回斜面時重力勢能為0,小于動能,所以動能與勢能相等的時刻一定出現在撤去力F之后選項D對。
考點:動能定理 牛頓運動定律
【名師點睛】
【題型】單選題
【結束】
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【題目】將輕質彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連;彈簧處于原長時,小球恰好在桌面邊緣,向左推小球,使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放;小球離開桌面后落到水平地面.測量出小球質量m、平拋運動的豎直位移h(即桌面高度)以及________,就可以測出彈簧被壓縮后的彈性勢能為________.(結果用測量量表示,已知重力加速度大小為g).
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【題目】如圖甲所示,半徑為r的金屬細圓環水平放置,環內存在豎直向上的勻強磁場,磁感應強度B隨時間t的變化關系為(k>0,且為已知的常量)。
(1)已知金屬環的電阻為R。根據法拉第電磁感應定律,求金屬環的感應電動勢和感應電流I;
(2)麥克斯韋電磁理論認為:變化的磁場會在空間激發一種電場,這種電場與靜電場不同,稱為感生電場或渦旋電場。圖甲所示的磁場會在空間產生如圖乙所示的圓形渦旋電場,渦旋電場的電場線與金屬環是同心圓。金屬環中的自由電荷在渦旋電場的作用下做定向運動,形成了感應電流。渦旋電場力F充當非靜電力,其大小與渦旋電場場強E的關系滿足。如果移送電荷q時非靜電力所做的功為W,那么感應電動勢
。
圖甲 圖乙
a.請推導證明:金屬環上某點的場強大小為;
b.經典物理學認為,金屬的電阻源于定向運動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞。在考慮大量自由電子的統計結果時,電子與金屬離子的碰撞結果可視為導體對電子有連續的阻力,其大小可表示為(b>0,且為已知的常量)。已知自由電子的電荷量為e,金屬環中自由電子的總數為N。展開你想象的翅膀,給出一個合理的自由電子的運動模型,并在此基礎上,求出金屬環中的感應電流I。
(3)宏觀與微觀是相互聯系的。若該金屬單位體積內自由電子數為n,請你在(1)和(2)的基礎上推導該金屬的電阻率ρ與n、b的關系式。
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【題目】已知霍爾效應中導體兩側電勢差U與通電電流I的關系為等,其中k為霍爾系數(常量)、B為磁感應強度、I為電流、d為導體的厚度,如圖甲所示。為驗證霍爾效應,實驗小組準備了電源、開關、滑動變阻器、保護電阻、一塊金屬板、電流表、靜電計、導線等器材。已連接部分電路,如圖乙所示,金屬板區域的勻強磁場豎直向上。
(1)用筆畫線代替導線______,完成圖中電路的連接,要求通過金屬板的電流從零逐漸增加。開關閉合前,滑片應置于_________(填“最左端”或“最右端”)。
(2)改變滑片的位置,讀出電流表的示數,并用靜電計測量金屬板_______(填“前后”或“上下”)兩表面的電勢差。
(3)重復步驟(2),多測幾組金屬板中U—I的數據,驗證霍爾效應中電勢差U與電流I的關系,并畫出U—I圖象。
(4)驗證了導體兩側電勢差U與通電電流I之間遵循關系后,若將磁場方向改為垂直金屬板前表面,測得滑動變阻器在某位置時,電流為I,電壓為U,該材料的霍爾系數為k,金屬板的各邊長度圖中已標出,則所加磁場的磁感應強度大小B=___________。
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【題目】電流天平可以用來測量勻強磁場的磁感應強度的大小。測量前天平已調至平衡,測量時,在左邊托盤中放入質量為m的砝碼,右邊托盤中不放砝碼,將一個質量為m0、匝數為n、下邊長為l的矩形線圈掛在右邊托盤的底部,再將此矩形線圈的下部分放在待測磁場中。如圖甲所示,線圈的兩頭連在如圖乙所示的電路中,不計連接導線對線圈的作用力,電源電動勢為E,內阻為r。開關S閉合后,調節可變電阻至R1時,天平正好平衡。此時電壓表讀數為U;已知m0>m,取重力加速度為g,則
A. 矩形線圈中電流的方向為逆時針方向
B. 矩形線圈的電阻
C. 勻強磁場的磁感應強度的大小
D. 若僅將磁場反向,在左盤添加質量為2m0 -m的砝碼可使天平重新平衡
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【題目】如圖所示,一豎直放置、粗細均勻且足夠長的U形玻璃管,右端通過橡膠管與放在水中導熱的球形容器連通,球形容器連同橡膠管的容積為V0=90cm3,U形玻璃管中,被水銀柱封閉有一定質量的理想氣體。當環境溫度為O℃時,U形玻璃管右側水銀面比左側水銀面高出h1=16 cm,水銀柱上方空氣柱長h0=20 cm,(已知大氣壓強P0 =76cmHg,U形玻璃管的橫截面積為S=0.5cm2)
(i)若對水緩慢加熱,應加熱到多少攝氏度,兩邊水銀柱高度會在同一水平面上?
(ii)保持加熱后的溫度不變,往左管中緩慢注入水韞,問注入水銀的高度多少時右管水銀面回到原來的位置?
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【題目】如圖所示,傾角為30°的光滑絕緣直角斜面ABC,D是斜邊AB的中點。在C點固定一個帶電荷量為+Q的點電荷,一質量為m,電荷量為-q的小球從A點由靜止釋放,小球經過D點時的速度為v,到達B點時的速度為0,則( )
A. 小球從A到D的過程中靜電力做功為
B. 小球從A到B的過程中電勢能先減小后增加
C. B點電勢比D點電勢高
D. AB兩點間的電勢差
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【題目】在“測量小燈泡安伏特性曲線”實驗中。實驗室配備了除圖1所示的實驗器材外,還配備了導線和兩個多用電表。
(1)先用一個多用電表的歐姆擋測量小燈泡的阻值,下列說法正確的是_______
A.每一次更換檔位,都需要重新機械調零
B.測量前應檢查指針是否停在歐姆表的“∞”刻度線
C.為了測量更準確,可以把小燈泡接在電池上再測量
D.測量時,若發現指針偏轉很小,應換倍率更大的擋進行測量
(2)為了測量小燈泡的伏安特性曲線,將兩個多用電表分別切換至電壓檔和電流檔當做電壓表和電流表接入電路,關于測量電路圖,下列連接方式正確的有______
A.B.
C.
D.
(3)調節滑動變阻器記錄多組數值,繪制伏安特性曲線如圖2所示。已知小燈泡的額定電壓為3V,小燈泡的額定功率為________W;而此時的電阻跟多用電表測出的阻值相差較大,其原因是_____________。
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