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    如图（甲）为一研究电磁感应的装置，其中电流传感器（相当于一只理想的电流表）能将各时刻的电流数据实时送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出I-t图象．已知电阻R及杆的电阻r均为0.5Ω，杆的质量m及悬挂物的质量M均为0.1kg，杆长L=1m．实验时，先断开K，取下细线调节轨道倾角，使杆恰好能沿轨道匀速下滑．然后固定轨道，闭合K，在导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让杆在物M的牵引下从图示位置由静止开始释放，此时计算机屏幕上显示出如图（乙）所示的 I-t图象（设杆在整个运动过程中与轨道垂直，且细线始终沿与轨道平行的方向拉杆，导轨的电阻忽略不计，细线与滑轮间的摩擦忽略不计，g=l0m/s2）．试求：
    （1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
    （2）0～0.4s内通过R的电量；
    （3）0～0.4s内R上产生的焦耳热．

    【答案】分析：（1）由乙图读取金属杆达到稳定运动时的电流，此时杆受力平衡，由平衡条件和安培力公式求解磁感应强度B的大小；
    （2）通过电阻的电量等于图线与t轴包围的面积大小，估算出图线所包围的面积，即可求得通过电阻的电量．
    （3）根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得到感应量q==，即可求出杆通过的距离x，根据能量守恒定律求出电路中产生的总热量Q，R上产生的焦耳热QR=Q．
    解答：解：（1）由图知：杆达到稳定运动时的电流为1.0A
    K接通前  mgsinθ=μmgcosθ    
    K接通后且杆达到稳定时 mgsinθ+BIL=μmgcosθ+Mg
    解得 B==1T
    （2）0.4s内通过电阻的电量为图线与t轴包围的面积
    由图知：总格数为144格，所以电量为 q=144×0.04×0.04C=0.23C
    （3）由图知：0.4s末杆的电流I=0.86A  
    ∵I==
    ∴v==0.86m/s
    电量q=I△t===，
    得 x==0.23m
    根据能量守恒得
      Mgx=+Q
    代入解得，Q=0.16J
    又R上产生的焦耳热QR==0.08J
    答：
    （1）匀强磁场的磁感应强度B的大小是1T；
    （2）0～0.4s内通过R的电量是0.23C；
    （3）0～0.4s内R上产生的焦耳热是0.08J．
    点评：本题的难点有两个：一是抓住电流图象“面积”的意义，估算出通过R的电量；二是根据感应电荷量q=求出杆通过的距离．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    Ⅰ．图1甲图中游标卡尺的读数是
    10.050
    10.050
    cm．乙图中螺旋测微器的读数是
    4.600
    4.600
    mm．
    Ⅱ．下列有关高中物理实验的描述中，正确的是：
    ABC
    ABC
    ．
    A．在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，由纸带上的一系列点迹取计数点，可求出任意两个计数点之间的平均速度
    B．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，拉橡皮筋的细绳要稍长，并且实验时要使弹簧测力计与木板平面平行，同时保证弹簧的轴线与细绳在同一直线上
    C．在“探究物体的加速度与力和质量之间的关系”的实验中，可先保持物体的质量不变，研究物体的加速度与物体所受的合外力之间的关系，再保持物体所受的合外力大小不变再研究物体的加速度与物体的质量之间的关系
    D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须要用天平测出下落物体的质量
    Ⅲ．用如图1甲所示的装置探究直流电机转动时线圈的电热功率与输入电流的关系，图中电路图未画出．现备有如下实验器材：
    A．直流电机M（3.0V  1W）             B．3V直流电源
    C．电流表（0-0.6A  内阻约0.5Ω）D．电流表（0-3A  内阻约0.1Ω）
    E．电压表（0-3V  内阻约3kΩ）   F．滑动变阻器（0-5Ω）
    G．开关、导线若干  H．秒表           I．电火花打点计时器
    J．重锤P（约0.1kg）  K．纸带           L．刻度尺
    M．弹簧测力计         N．游标卡尺
    （1）为测量电机线圈的电热功率，上述提供的器材中多余的是
    DHN
    DHN
    （写出器材序号）；
    （2）根据实验要求，在图2甲虚线框内画全实验电路图；
    （3）实验中，若测出电压表的读数为U，电流表的读数为I，重锤的重力为G，电机匀速提升重物的速度为v，则电机线圈的电热功率可表示为
    UI-Gv
    UI-Gv
    ；若在某一输入电流下，电机提升重锤运动时打点纸带如图乙所示（图乙中相邻计数点的时间间隔T=0.04s），根据纸带数据，可求得重锤匀速向上运动时的速度v=
    0.55
    0.55
    m/s．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）
    （1）研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
    （A）用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量．
    （B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
    （C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶．
    （D）将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
    （E）保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．

    （F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
    （G）作a-M关系图象，并由图象确定a、M关系．
    在上述步骤中，有错误或处理不恰当的是
    步骤
    D
    D
    ，应把
    6V电压的蓄电池
    6V电压的蓄电池
    改为
    6V的低压交流学生电源
    6V的低压交流学生电源
    ．
    步骤
    G
    G
    ，应把
    a-M
    a-M
    改为
    a-
    1
    M
    a-
    1
    M
    ．
    （2）利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：
    甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图2所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图象为图中的Ⅱ直线．直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大．明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是
    BC
    BC
    ．
    （A）实验前甲同学没有平衡摩擦力
    （B）甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
    （C）实验前乙同学没有平衡摩擦力
    （D）乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
    （3）在用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加速度的实验中，得到如图3所示的一条纸带，从比较清晰的点开始起，每5个打印点取一个计数点，分别标上0、1、2、3…量得0与1两点间的距离s1=30mm，3与4两点间的距离s4=48mm，打下0与1两点之间时间内小车的平均速度
    0.30
    0.30
    m/s，则小车的加速度为
    0.60
    0.60
    m/s2．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    I．某同学研究小车的运动，用打点计时器记录了小车做匀变速直线运动的位移，得到一段纸带如图1所示．在纸带上选取几个相邻计数点A、B、C、D，相邻计数点间的时间间隔均为T，B、C和D各点到A的距离分别为s1、s2和s3．由此可算出小车运动的加速度大小a=
     
    （要求写出两个表达式）；打点计时器在打C点时，小车的速度大小vc=
     
    （用已知的物理量符号表示）．
    II．某同学测量一只未知阻值的电阻．
    （1）他先用多用电表进行测量，按照正确的步骤操作后，测量结果如图2甲所示，读出其阻值大小为
     
    ；为了使多用电表测量的结果更准确，该同学接着应该进行哪些操作？答：
     
    ．
    （2）若该同学再用“伏安法”测量该电阻，所用器材如图2乙所示，其中电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻约为5Ω，变阻器最大阻值为50Ω．图中部分连线已经连接好，为了尽可能准确地测量电阻，请你完成其余的连线．
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    （3）该同学按照“伏安法”测量电阻的要求连接好图乙电路后，测得的电阻值将
     
    （填“大于”、“小于”或“等于”）被测电阻的实际阻值．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2010?重庆模拟）（1）判断一下列有关高中物理实验的描述是否正确？用“正确”或“错误”表示你的判断，如果有错，请说明你的判断理由．
    A．“验证机械能守恒定律”实验中，不需要用天平测出下落重锤的质量；
    正确
    正确
    ；
    B．“研究匀变速运动”实验中，如果交流电的频率为51Hz，计算加速度的值时仍按50Hz计算，将导致测量值偏大；
    错误
    错误
    ；
    C．“用单摆测定重力加速度”实验中，对停表读数时漏掉了小刻度盘（分针）的数字，将导致重力加速度的测量值比实际值偏大．
    正确
    正确
    ；
    （2）如图1甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端．
    ①为了探测黑箱，某同学进行了以下测量：
    A．用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压；
    B．用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻；
    你认为这个同学以上测量中不妥的有（选填字母）
    B
    B
    ，理由是
    不能用电阻档直接测量含电源电路的电阻
    不能用电阻档直接测量含电源电路的电阻
    ．
    ②含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图1乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在如图2所示的方格纸上建立了U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图所示．请你作进一步处理，并由图求出等效电源的电动势E=
    1.45
    1.45
    V，内阻r=
    0.73Ω
    0.73Ω
    ；
    采用此测量电路听测得的电动势与实际值相比
    偏小
    偏小
    ，〔选填“偏大”、“偏小”和“相同”，原因是
    由于电压表的分流，使测得的电流比实际通过电源的电流小，根据E=U+Ir可知测得的电压比真实值小
    由于电压表的分流，使测得的电流比实际通过电源的电流小，根据E=U+Ir可知测得的电压比真实值小
    ．

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    科目：高中物理 来源：2011-2012学年四川省绵阳市东辰国际学校高三（下）月考物理试卷（2月份）（解析版） 题型：解答题

    Ⅰ．图1甲图中游标卡尺的读数是______cm．乙图中螺旋测微器的读数是______mm．
    Ⅱ．下列有关高中物理实验的描述中，正确的是：______．
    A．在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，由纸带上的一系列点迹取计数点，可求出任意两个计数点之间的平均速度
    B．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，拉橡皮筋的细绳要稍长，并且实验时要使弹簧测力计与木板平面平行，同时保证弹簧的轴线与细绳在同一直线上
    C．在“探究物体的加速度与力和质量之间的关系”的实验中，可先保持物体的质量不变，研究物体的加速度与物体所受的合外力之间的关系，再保持物体所受的合外力大小不变再研究物体的加速度与物体的质量之间的关系
    D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须要用天平测出下落物体的质量
    Ⅲ．用如图1甲所示的装置探究直流电机转动时线圈的电热功率与输入电流的关系，图中电路图未画出．现备有如下实验器材：
    A．直流电机M（3.0V  1W）             B．3V直流电源
    C．电流表（0-0.6A  内阻约0.5Ω）D．电流表（0-3A  内阻约0.1Ω）
    E．电压表（0-3V  内阻约3kΩ）   F．滑动变阻器（0-5Ω）
    G．开关、导线若干  H．秒表           I．电火花打点计时器
    J．重锤P（约0.1kg）  K．纸带           L．刻度尺
    M．弹簧测力计         N．游标卡尺
    （1）为测量电机线圈的电热功率，上述提供的器材中多余的是______（写出器材序号）；
    （2）根据实验要求，在图2甲虚线框内画全实验电路图；
    （3）实验中，若测出电压表的读数为U，电流表的读数为I，重锤的重力为G，电机匀速提升重物的速度为v，则电机线圈的电热功率可表示为______；若在某一输入电流下，电机提升重锤运动时打点纸带如图乙所示（图乙中相邻计数点的时间间隔T=0.04s），根据纸带数据，可求得重锤匀速向上运动时的速度v=______m/s．

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