20.圖示為一“電流天平”,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡.某同學(xué)采用此裝置用來(lái)測(cè)量線圈的匝數(shù)和磁感應(yīng)強(qiáng)度,他操作的步驟如下:
A.在天平的左端掛上掛盤后,調(diào)節(jié)平衡螺母,使之平衡.
B.在天平的右端再掛上一寬度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m0的N匝矩形線圈(線圈的電阻忽略不計(jì)),使線框的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(磁場(chǎng)的方向與線圈平面垂直),用輕質(zhì)細(xì)導(dǎo)線將線圈與右側(cè)的電路構(gòu)成閉合回路.已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻忽略不計(jì),線圈中的電流方向如圖所示.
C.然后再在天平左側(cè)的掛盤中加一質(zhì)量為m1的砝碼,將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng),當(dāng)電流表的實(shí)數(shù)為I1時(shí),天平處于平衡.
D.將繞線圈的導(dǎo)線拆卸n0匝(質(zhì)量忽略不計(jì)),重新掛在天平的右端(左端砝碼的質(zhì)量不變),并調(diào)節(jié)滑片P,當(dāng)電流表的實(shí)數(shù)為I2時(shí),天平再次達(dá)到平衡.
根據(jù)以上操作,請(qǐng)回答下列問題:

(1)當(dāng)電路中的電流為I1時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻R=$\frac{E}{{I}_{1}}$.
(2)線圈的匝數(shù)N=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$•n0.(用題中的符號(hào)表示)
(3)重力加速度為g,可知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=$\frac{({m}_{1}-{m}_{0})({I}_{2}-{I}_{1})g}{{n}_{0}{I}_{1}{I}_{2}L}$.(用題中物理量的符號(hào)表示)

分析 (1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律即可求出電阻;
(2)根據(jù)左手定則判斷出安培力的方向,根據(jù)安培力的大小公式,結(jié)合安培力和重力平衡求出線圈的匝數(shù).
(3)通過受力平衡,抓住安培力和重力相等求出磁感應(yīng)強(qiáng)度.

解答 解:(1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,電路中的電流為I1時(shí),
滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻:R=$\frac{E}{{I}_{1}}$;
(2)由左手定則可知,線圈在磁場(chǎng)中受到的安培力的方向向下,N匝線圈受到的安培力:F=N•BI1L
天平平衡時(shí),兩側(cè)的力相等,則:m0g+NBI1L=m1g…①
將繞線圈的導(dǎo)線拆卸n0匝(質(zhì)量忽略不計(jì)),安培力:F′=(N-n0)•BI2L
當(dāng)天平平衡時(shí),兩側(cè)的力相等,則:m0g+(N-n0)•BI2L=m1g…②
聯(lián)立①②得:N=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$•n0…③
(3)若重力加速度為g,將③代入①得:m0g+$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$•n0•BI1L=m1g   
所以:B=$\frac{({m}_{1}-{m}_{0})({I}_{2}-{I}_{1})g}{{n}_{0}{I}_{1}{I}_{2}L}$
故答案為:(1)$\frac{E}{{I}_{1}}$;(2)$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$•n0;(3)$\frac{({m}_{1}-{m}_{0})({I}_{2}-{I}_{1})g}{{n}_{0}{I}_{1}{I}_{2}L}$.

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了安培力大小公式、天平測(cè)量的原理、閉合電路歐姆定律,抓住平衡列式求解,求解安培力時(shí)需注意線圈的匝數(shù).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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11.如圖所示是冶煉金屬的感應(yīng)爐的示意圖.高頻感應(yīng)爐中裝有待冶煉的金屬,當(dāng)線圈中通有電流時(shí),通過產(chǎn)生渦流來(lái)熔化金屬.以下關(guān)于高頻感應(yīng)爐的說法中正確的是(  )
A.高頻感應(yīng)爐的線圈中必須通有變化的電流,才會(huì)產(chǎn)生渦流
B.高頻感應(yīng)爐的線圈中通有恒定的電流,也可以產(chǎn)生渦流
C.高頻感應(yīng)爐是利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱使金屬熔化的
D.高頻感應(yīng)爐是利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使金屬熔化的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

11.兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn),兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)為零,ND段中C點(diǎn)電勢(shì)最高,則(  )
A.C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大
B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零
C.NC間場(chǎng)強(qiáng)方向向x軸正方向
D.將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.如圖所示是某實(shí)驗(yàn)小組利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力的關(guān)系的裝置.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光片通過光電門B的時(shí)間t,若要得到滑塊的加速度,還需要測(cè)量的兩個(gè)物理量是遮光片的寬度d、遮光片到光電門B的距離L.
(2)下列不必要的一項(xiàng)要求是A(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)
A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶和力傳感器的總質(zhì)量
B.應(yīng)使A位置與光電門B間的距離適當(dāng)大些
C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平
D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
(3)多次改變小桶質(zhì)量,測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光片通過光電門的時(shí)間t.研究滑塊的加速度與力的關(guān)系,通過描點(diǎn)作圖,作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象(選填“t2-F”、“$\frac{1}{t}$-F”、“$\frac{1}{{t}^{2}}$-F”)是線形圖象.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

15.一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d,極板分別與電池兩極相連,上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì)).小孔正上方d處的P點(diǎn)有一帶電液滴,該液滴從靜止開始下落,經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器,并在下極板處(未與極板接觸)返回.若在下極板上疊放一厚度為$\frachvbvjvb{4}$的金屬板,則從P點(diǎn)開始下落的相同液滴將( 。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

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A.物體一直加速運(yùn)動(dòng)B.2s內(nèi)物體位移為零
C.物體受合外力不變D.2s內(nèi)物體平均速度為0.5m/s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

10.美國(guó)物理學(xué)家密里根在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí),通過實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出金屬遏止電壓Uc,進(jìn)而得到光電子的最大初動(dòng)能Ek,再結(jié)合入射光的頻率ν,可以算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較,以檢驗(yàn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性.圖是按照密里根的方法,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的某種金屬的光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的圖線.由圖可知,這種金屬的截止頻率為aHz,普朗克常量為$\frac{a}$J•s.

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