題目列表(包括答案和解析)
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(20)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來認(rèn)識(shí)。如圖所示,固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力F的作用下,在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng),速度v與恒力F方向相同,導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路,已知導(dǎo)線MN電阻為R,其長(zhǎng)度L,恰好等于平行軌道間距,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。
(1)通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證:在時(shí)間內(nèi),F(xiàn)對(duì)導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能,也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(2)若導(dǎo)線的質(zhì)量m=8.0g,長(zhǎng)度L=0.1m,感應(yīng)電流I=1.0A,假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)1個(gè)自由電子,計(jì)算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率v(下表中列出了一些你可能用到的數(shù)據(jù))。
(3)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為,金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)自由電子和金屬離子(金屬原子失去電子后剩余部分)的碰撞,展開你想象的翅膀,給出一個(gè)合理的自由電子運(yùn)動(dòng)模型:在此基礎(chǔ)上,求出導(dǎo)線MN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。
(1)在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,在打出的紙帶上每隔0.1秒取為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),并算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的即時(shí)速度,為了算出加速度,最合理的方法是( )
A.根據(jù)任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,用公式a=算出加速度
B.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖,量出其傾角α,由公式a=tanα,算出加速度
C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖,由圖線上間隔較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度,用公式a=算出加速度
D.依次算出通過連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度,算出平均值作為小車的加速度
(2)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化的關(guān)系,所用交流電的頻率為50Hz,取某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶的一部分,依次取0、1、2、3、4、5、6、7為計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有3個(gè)打點(diǎn)未畫出.從紙帶上測(cè)出相鄰各點(diǎn)間距離為x01=3.20cm,x12=4.74cm,x23=6.40cm,x34=8.02cm,x45=9.64cm,x56=11.28cm,x67=12.84cm.
①請(qǐng)通過計(jì)算,在下表空格內(nèi)填入合適的數(shù)據(jù)(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字);
計(jì)數(shù)點(diǎn) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度/(m·s-1) | 0.50 | 0.70 | 0.90 | 1.10 |
| 1.51 |
②根據(jù)表中數(shù)據(jù),在所給的坐標(biāo)系中作出v-t圖象(以0計(jì)數(shù)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn));由圖象可得,小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為________m/s2.
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