【題目】如圖所示,在操場上,兩同學(xué)相距L為10m左右,在東偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁場方向的兩個位置,面對面將一并聯(lián)銅芯雙絞線,象甩跳繩一樣搖動,并將線的兩端分別接在靈敏電流計上。雙絞線并聯(lián)后的電阻R為2Ω,繩搖動的頻率配合節(jié)拍器的節(jié)奏,保持f=2Hz.如果同學(xué)搖動繩子的最大圓半徑h=1m, 電流計的最大值I=3mA(不計電流計內(nèi)阻及連接線的電阻)
(1)試推導(dǎo)出地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的數(shù)學(xué)表達(dá)式(用R、I、L、f、h等已知量表示)。
(2)試估算此處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的數(shù)值。
(3)若將兩人的位置改為與剛才方向垂直的兩點上進(jìn)行搖繩,則電流的示數(shù)是多少?
【答案】(1);(2);(3)0
【解析】
(1)地球存在南北方向的磁場,當(dāng)閉合電路中的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時,電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動勢,由E=BSω求出B。
(2)將兩人站立的位置,改為與剛才方向垂直的兩點上,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
(1)兩同學(xué)搖動雙絞線做圓周運(yùn)動的角速度為ω,則:①
則雙絞線垂直切割地磁場的速度為v,則:②
據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律,雙絞線產(chǎn)生的電動勢E: ③
由閉合電路歐姆定律得:④
由①~④得:⑤
(2)將題中數(shù)據(jù)代入⑤式,可計算出:⑥
(3)將兩位置改變后,甩動的雙絞線不再切割地磁場,故雙絞線不再有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生,則電流計的示數(shù)為0。
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【題目】一輛值勤的警車停在公路邊,當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以v=10 m/s的速度勻速行駛的貨車嚴(yán)重超載時,決定前去追趕,經(jīng)過5.5 s后警車發(fā)動起來,并以2.5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動,但警車的行駛速度必須控制在90 km/h以內(nèi).問:
(1)警車在追趕貨車的過程中,兩車間的最大距離是多少?
(2)判定警車在加速階級能否追上貨車.(要求通過計算說明)
(3)警車發(fā)動后要多長時間才能追上貨車?
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【題目】如圖 ,絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中,場強(qiáng)為E.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電+q的小球,由靜止開始沿軌道運(yùn)動,下述說法正確的是 ( )
A. 小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒
B. 小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大
C. 小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為(mg+Eq)
D. 小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為3(mg+ qE)
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【題目】光電門在測量物體的瞬時速度方面有得天獨厚的優(yōu)勢,現(xiàn)利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖中,氣墊導(dǎo)軌上有兩個滑塊,滑塊上面固定一遮光片,光電計時器可以記錄遮光片通過光電門的時間。測得遮光條的寬度為Δx,用近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為使更接近瞬時速度,正確的措施是
A. 換用寬度更窄的遮光條
B. 提高測量遮光條寬度的精確度
C. 使滑塊的釋放點更靠近光電門
D. 增大滑塊的質(zhì)量,以減小滑塊通過光電門的速度
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球穿在足夠長的水平固定直桿上處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)對小球同時施加水平向右的恒力F0和豎直向上的力F,使小球從靜止開始向右運(yùn)動,其中豎直向上的力F大小始終與小球的速度成正比,即F=kv(圖中未標(biāo)出),已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)為,下列說法中正確的是( )
A. 小球先做加速度增大的加速運(yùn)動,后做加速度減小的減速運(yùn)動
B. 小球先做加速度減小的加速運(yùn)動,后做加速度增大的減速運(yùn)動直到靜止
C. 小球的最大加速度為F0/m
D. 小球的最大速度為
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【題目】如圖所示,邊長為L、電阻為R的正方形金屬線框abcd放在光滑絕緣水平面上,其右邊有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的有界勻強(qiáng)磁場,磁場的寬度為L,線框的ab邊與磁場的左邊界相距為L,且與磁場邊界平行.線框在某一水平恒力作用下由靜止向右運(yùn)動,當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場時線框恰好開始做勻速運(yùn)動.根據(jù)題中信息,下列物理量可以求出的是( )
A. 外力的大小
B. 勻速運(yùn)動的速度大小
C. 通過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱
D. 線框完全進(jìn)入磁場的過程中通過線框某橫截面的電荷量
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【題目】如圖所示是由電源E、靈敏電流計G、滑動變阻器R和平行板電容器C組成的電路,開關(guān)S閉合.在下列四個過程中,靈敏電流計中有方向由a到b電流的是( )
A. 在平行板電容器中插入電介質(zhì)
B. 減小平行板電容器兩極板間的距離
C. 減小平行板電容器兩極板的正對面積
D. 增大平行板電容器兩極板的正對面積
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【題目】用如圖實驗裝置驗證、組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒從高處由靜止開始下落,上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點跡進(jìn)行測量,即可驗證機(jī)械能守恒定律圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點圖中未標(biāo)出,計數(shù)點間的距離如圖所示已知、,則取,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字
(1)在紙帶上打下記數(shù)點5時的速度______;
(2)在打點過程中系統(tǒng)動能的增量______J,系統(tǒng)勢能的減少量______J,由此得出的結(jié)論是______;
(3)若某同學(xué)作出圖象如圖,則當(dāng)?shù)氐膶嶋H重力加速度______.
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【題目】中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子反;魻栃(yīng),楊振寧稱這一發(fā)現(xiàn)是諾貝爾獎級的成果.如圖所示, 厚度為h,寬度為d的金屬導(dǎo)體,當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時,在導(dǎo)體上下表面會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).下列說法正確的是
A.上表面的電勢高于下表面電勢
B.僅增大h時,上下表面的電勢差增大
C.僅增大d時,上下表面的電勢差減小
D.僅增大電流I時,上下表面的電勢差減小
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