阻的阻值为40～50Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其它备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干。

(1)图中,a、b、c三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性的曲线是______。

(2)在虚线框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小。 (3)根据电路图,在图中的实物图上联机。

【解析】(1)热敏电阻随温度的升高,阻值减小,在I-U图线中,任一点的=,可见c正确。

(2)热敏电阻为40～50Ω。由电压表、电流表内阻知临界阻值R0=

=

Ω=50

Ω,即热敏电阻属小电阻,应用“外接法”,因要

描绘伏安曲线电压从0开始连续变化。因此用滑动变阻器的“分压式”接法,电路图如图所示。

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(3)实物联机如图:

答案: (1)c (2)、(3)见解析

三、计算题(本大题共2小题,共29分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

11.(14分)如图甲所示,两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1m,两导轨的上端接有电阻,阻值R=2Ω。虚线OO′下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁场磁感应强度为2T。现将品质m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab,从OO′上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,不计导轨的电阻。已知金属杆下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。(g取10m/s2)求:

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(1)金属杆刚进入磁场时速度多大?下落了0.3m时速度多大? (2)金属杆下落0.3m的过程中,在电阻R上产生多少热量? 【解析】(1)刚进入磁场时,a0=10m/s2 方向竖直向上

由牛顿第二定律有BI0L-mg=ma0 若进入磁场时的速度为v0,有 I0=

,E0=BLv0

m/s=1 m/s

(2分)

(2分)

(2分)

得v0=

代入数值有:v0=

下落0.3m时,通过a -h图像知a=0,表明金属杆受到的重力与安培力平衡有mg=BIL

(2分)

其中I=,E=BLv,

可得下落0.3m时金属杆的速度v=代入数值有: v=

m/s=0.5 m/s

(2分)

(2)从开始到下落0.3m的过程中,由能的转化和守恒定律有mgh=Q+mv2(2分) 代入数值有Q=0.29J

(2分)

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答案:(1) 1m/s 0.5 m/s (2)0.29 J

12.(15分)边长L=0.1m的正方形金属线框abcd,品质m=0.1kg,总电阻R=0.02Ω,从高为h=0.2m处自由下落(abcd始终在竖直平面内且ab水平),线框下有一水平的有界匀强磁场,竖直宽度L=0.1m,磁感应强度B=1.0 T,方向如图所示(g=10m/s2)。求:

(1)线框穿越磁场过程中产生的热。 (2)全程通过线框横截面的电荷量。

(3)在坐标系中画出线框从开始下落到dc边穿出磁场的速度与时间的图像。【解题指南】解答本题应注意以下两点: (1)判断线框进、出磁场时的运动情况。

(2)由能量关系确定线框穿越磁场过程中产生的热量。 【解析】(1)因为线框abcd进入磁场时, v1=

=2m/s

产生的电动势E=BLv1=0.2 V (2分) 安培力FA=BIL=BL=1N

(2分)

FA=mg,故线框在磁场中匀速运动,由能量关系可知 产生的热量为Q=2mgL=2×0.1×10×0.1J=0.2 J (2分)

(2)因为ab与dc切割磁感线产生的电动势和电流是 E=BLv1,I=

(2分)

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