如圖(甲)為一研究電磁感應(yīng)的實驗裝置示意圖,其中電流傳感器(相當于一只理想的電流表)能將各時刻的電流數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)接嬎銠C,經(jīng)計算機處理后在屏幕上同步顯示出I-t圖象.已知電阻R及金屬桿的電阻r均為0.5Ω,桿的質(zhì)量m及懸掛物的質(zhì)量M均為0.1kg,桿長L=1m.實驗時,先斷開K,取下細線調(diào)節(jié)軌道傾角,使桿恰好能沿軌道勻速下滑.然后固定軌道,閉合K,在導軌區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場,讓桿在懸掛物M的牽引下,從圖示位置由靜止開始釋放,此時計算機屏幕上顯示出如圖(乙)所示的I-t圖象(設(shè)桿在整個運動過程中與軌道垂直,且細線始終沿與軌道平行的方向拉桿,導軌的電阻、細線與滑輪問的摩擦及滑輪的質(zhì)量均忽略不計,g=10m/s 2).試求:
(1)t=0.2s時電阻R的熱功率;
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大。
(3)估算0~0.4s內(nèi)R上產(chǎn)生的焦耳熱.
分析:(1)由b圖讀出t=0.2s時電路中電流,由公式P=I2R求出電阻R的熱功率;
(2)由b圖讀取金屬桿達到穩(wěn)定運動時的電流,此時桿受力平衡,由平衡條件和安培力公式求解磁感應(yīng)強度B的大。
(3)通過電阻的電量等于圖線與t軸包圍的面積大小,估算出圖線所包圍的面積,即可求得通過電阻的電量,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律得到感應(yīng)量q=
△Φ
R+r
=
BLx
R+r
,即可求出桿通過的距離x,根據(jù)能量守恒定律求出電路中產(chǎn)生的總熱量Q,R上產(chǎn)生的焦耳熱QR=
R
R+r
解答:解:(1)由I-t圖象可知當t=0.2s時,I=0.6A;
P=I2R=0.62×0.5=0.18W;
(2)由圖知,當金屬桿達到穩(wěn)定運動時的電流為1A,
K斷開時,由平衡條件得:mgsinθ=μmgcosθ,
K閉合后穩(wěn)定時,桿勻速運動,由平衡條件得:
Mg+mgsinθ=μmgcosθ+BIL,
解得B=
Mg
IL
=1T;
(3)0.4s內(nèi)通過電阻的電量為圖線與t軸包圍的面積,由圖知:
總格數(shù)為137格(130-145均正確),則感應(yīng)電荷量:
q=137×0.04×0.04C=0.22C,
由圖知:0.4s末桿的電流I=0.83A,
∵I=
E
R+r
=
BLv
R+r

∴v=
I(R+r)
BL
=0.83m/s,
∵q=
△Φ
R+r
=
BLx
R+r

∴x=
q(R+r)
BL
=0.22m;
∵Mgx=
1
2
(M+m)v2+Q,
∴Q=0.15J,
QR=
Q
2
=0.075J;
答:(1)t=0.2s時電阻R的熱功率是0.18W;
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小是1T;
(3)0~0.4s內(nèi)R上產(chǎn)生的焦耳是0.075J.
點評:本題的難點有兩個:一是抓住電流圖象“面積”的意義,估算出通過R的電量;二是根據(jù)感應(yīng)電量q=
△Φ
R+r
求出桿通過的距離.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.圖1甲圖中游標卡尺的讀數(shù)是
10.050
10.050
cm.乙圖中螺旋測微器的讀數(shù)是
4.600
4.600
mm.
Ⅱ.下列有關(guān)高中物理實驗的描述中,正確的是:
ABC
ABC

A.在用打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中,由紙帶上的一系列點跡取計數(shù)點,可求出任意兩個計數(shù)點之間的平均速度
B.在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,拉橡皮筋的細繩要稍長,并且實驗時要使彈簧測力計與木板平面平行,同時保證彈簧的軸線與細繩在同一直線上
C.在“探究物體的加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系”的實驗中,可先保持物體的質(zhì)量不變,研究物體的加速度與物體所受的合外力之間的關(guān)系,再保持物體所受的合外力大小不變再研究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系
D.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,必須要用天平測出下落物體的質(zhì)量
Ⅲ.用如圖1甲所示的裝置探究直流電機轉(zhuǎn)動時線圈的電熱功率與輸入電流的關(guān)系,圖中電路圖未畫出.現(xiàn)備有如下實驗器材:
A.直流電機M(3.0V  1W)             B.3V直流電源
C.電流表(0-0.6A  內(nèi)阻約0.5Ω)D.電流表(0-3A  內(nèi)阻約0.1Ω)
E.電壓表(0-3V  內(nèi)阻約3kΩ)   F.滑動變阻器(0-5Ω)
G.開關(guān)、導線若干  H.秒表           I.電火花打點計時器
J.重錘P(約0.1kg)  K.紙帶           L.刻度尺
M.彈簧測力計         N.游標卡尺
(1)為測量電機線圈的電熱功率,上述提供的器材中多余的是
DHN
DHN
(寫出器材序號);
(2)根據(jù)實驗要求,在圖2甲虛線框內(nèi)畫全實驗電路圖;
(3)實驗中,若測出電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為I,重錘的重力為G,電機勻速提升重物的速度為v,則電機線圈的電熱功率可表示為
UI-Gv
UI-Gv
;若在某一輸入電流下,電機提升重錘運動時打點紙帶如圖乙所示(圖乙中相鄰計數(shù)點的時間間隔T=0.04s),根據(jù)紙帶數(shù)據(jù),可求得重錘勻速向上運動時的速度v=
0.55
0.55
m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

在做“驗證牛頓第二定律”的實驗時(裝置如圖1所示)
(1)研究在作用力F一定時,小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系,某位同學設(shè)計的實驗步驟如下:
(A)用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量.
(B)按圖裝好實驗器材.使帶滑輪長木板右端抬起,平衡摩擦力.
(C)把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶.
(D)將打點計時器接在6V電壓的蓄電池上,接通電源,放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,并在紙帶上標明小車質(zhì)量.
(E)保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變,增加小車上的砝碼個數(shù),并記錄每次增加后的M值,重復(fù)上述實驗.

(F)分析每條紙帶,測量并計算出加速度的值.
(G)作a-M關(guān)系圖象,并由圖象確定a、M關(guān)系.
在上述步驟中,有錯誤或處理不恰當?shù)氖?BR>步驟
D
D
,應(yīng)把
6V電壓的蓄電池
6V電壓的蓄電池
改為
6V的低壓交流學生電源
6V的低壓交流學生電源

步驟
G
G
,應(yīng)把
a-M
a-M
改為
a-
1
M
a-
1
M

(2)利用上題裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗時:
甲同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖2所示中的直線Ⅰ,乙同學畫出的圖象為圖中的Ⅱ直線.直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大.明顯超出了誤差范圍,下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋,其中可能正確的是
BC
BC

(A)實驗前甲同學沒有平衡摩擦力
(B)甲同學在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
(C)實驗前乙同學沒有平衡摩擦力
(D)乙同學在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
(3)在用接在50Hz交流電源上的打點計時器測定小車做勻加速直線運動的加速度的實驗中,得到如圖3所示的一條紙帶,從比較清晰的點開始起,每5個打印點取一個計數(shù)點,分別標上0、1、2、3…量得0與1兩點間的距離s1=30mm,3與4兩點間的距離s4=48mm,打下0與1兩點之間時間內(nèi)小車的平均速度
0.30
0.30
m/s,則小車的加速度為
0.60
0.60
m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

I.某同學研究小車的運動,用打點計時器記錄了小車做勻變速直線運動的位移,得到一段紙帶如圖1所示.在紙帶上選取幾個相鄰計數(shù)點A、B、C、D,相鄰計數(shù)點間的時間間隔均為T,B、C和D各點到A的距離分別為s1、s2和s3.由此可算出小車運動的加速度大小a=
 
(要求寫出兩個表達式);打點計時器在打C點時,小車的速度大小vc=
 
(用已知的物理量符號表示).
II.某同學測量一只未知阻值的電阻.
(1)他先用多用電表進行測量,按照正確的步驟操作后,測量結(jié)果如圖2甲所示,讀出其阻值大小為
 
;為了使多用電表測量的結(jié)果更準確,該同學接著應(yīng)該進行哪些操作?答:
 

(2)若該同學再用“伏安法”測量該電阻,所用器材如圖2乙所示,其中電壓表內(nèi)阻約為5kΩ,電流表內(nèi)阻約為5Ω,變阻器最大阻值為50Ω.圖中部分連線已經(jīng)連接好,為了盡可能準確地測量電阻,請你完成其余的連線.
精英家教網(wǎng)
(3)該同學按照“伏安法”測量電阻的要求連接好圖乙電路后,測得的電阻值將
 
(填“大于”、“小于”或“等于”)被測電阻的實際阻值.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2010?重慶模擬)(1)判斷一下列有關(guān)高中物理實驗的描述是否正確?用“正確”或“錯誤”表示你的判斷,如果有錯,請說明你的判斷理由.
A.“驗證機械能守恒定律”實驗中,不需要用天平測出下落重錘的質(zhì)量;
正確
正確
;
B.“研究勻變速運動”實驗中,如果交流電的頻率為51Hz,計算加速度的值時仍按50Hz計算,將導致測量值偏大;
錯誤
錯誤
;
C.“用單擺測定重力加速度”實驗中,對停表讀數(shù)時漏掉了小刻度盤(分針)的數(shù)字,將導致重力加速度的測量值比實際值偏大.
正確
正確
;
(2)如圖1甲所示為一黑箱裝置,盒內(nèi)有電源、電阻等元件,a、b為黑箱的兩個輸出端.
①為了探測黑箱,某同學進行了以下測量:
A.用多用電表的電壓擋測量a、b間的輸出電壓;
B.用多用電表的電阻擋測量a、b間的電阻;
你認為這個同學以上測量中不妥的有(選填字母)
B
B
,理由是
不能用電阻檔直接測量含電源電路的電阻
不能用電阻檔直接測量含電源電路的電阻

②含有電源的黑箱相當于一個“等效電源”,a、b是等效電源的兩極.為了測定這個等效電源的電動勢和內(nèi)阻,該同學設(shè)計了如圖1乙所示的電路,調(diào)節(jié)變阻器的阻值,記錄下電壓表和電流表的示數(shù),并在如圖2所示的方格紙上建立了U-I坐標,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了坐標點,如圖所示.請你作進一步處理,并由圖求出等效電源的電動勢E=
1.45
1.45
V,內(nèi)阻r=
0.73Ω
0.73Ω

采用此測量電路聽測得的電動勢與實際值相比
偏小
偏小
,〔選填“偏大”、“偏小”和“相同”,原因是
由于電壓表的分流,使測得的電流比實際通過電源的電流小,根據(jù)E=U+Ir可知測得的電壓比真實值小
由于電壓表的分流,使測得的電流比實際通過電源的電流小,根據(jù)E=U+Ir可知測得的電壓比真實值小

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科目:高中物理 來源:2011-2012學年四川省綿陽市東辰國際學校高三(下)月考物理試卷(2月份)(解析版) 題型:解答題

Ⅰ.圖1甲圖中游標卡尺的讀數(shù)是______cm.乙圖中螺旋測微器的讀數(shù)是______mm.
Ⅱ.下列有關(guān)高中物理實驗的描述中,正確的是:______.
A.在用打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中,由紙帶上的一系列點跡取計數(shù)點,可求出任意兩個計數(shù)點之間的平均速度
B.在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,拉橡皮筋的細繩要稍長,并且實驗時要使彈簧測力計與木板平面平行,同時保證彈簧的軸線與細繩在同一直線上
C.在“探究物體的加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系”的實驗中,可先保持物體的質(zhì)量不變,研究物體的加速度與物體所受的合外力之間的關(guān)系,再保持物體所受的合外力大小不變再研究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系
D.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,必須要用天平測出下落物體的質(zhì)量
Ⅲ.用如圖1甲所示的裝置探究直流電機轉(zhuǎn)動時線圈的電熱功率與輸入電流的關(guān)系,圖中電路圖未畫出.現(xiàn)備有如下實驗器材:
A.直流電機M(3.0V  1W)             B.3V直流電源
C.電流表(0-0.6A  內(nèi)阻約0.5Ω)D.電流表(0-3A  內(nèi)阻約0.1Ω)
E.電壓表(0-3V  內(nèi)阻約3kΩ)   F.滑動變阻器(0-5Ω)
G.開關(guān)、導線若干  H.秒表           I.電火花打點計時器
J.重錘P(約0.1kg)  K.紙帶           L.刻度尺
M.彈簧測力計         N.游標卡尺
(1)為測量電機線圈的電熱功率,上述提供的器材中多余的是______(寫出器材序號);
(2)根據(jù)實驗要求,在圖2甲虛線框內(nèi)畫全實驗電路圖;
(3)實驗中,若測出電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為I,重錘的重力為G,電機勻速提升重物的速度為v,則電機線圈的電熱功率可表示為______;若在某一輸入電流下,電機提升重錘運動時打點紙帶如圖乙所示(圖乙中相鄰計數(shù)點的時間間隔T=0.04s),根據(jù)紙帶數(shù)據(jù),可求得重錘勻速向上運動時的速度v=______m/s.

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