Question

7．在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖I所示的實(shí)驗(yàn)裝置．ABCD為一個(gè)右端開口的U型水平導(dǎo)軌，它所在空間有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．導(dǎo)體棒AD和BC段導(dǎo)軌是有電阻的，其它部分電阻不計(jì)．其中BC段電阻R₀=5Ω．現(xiàn)先讓導(dǎo)體棒AD在外力作用下沿導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到某一值時(shí)，通過(guò)調(diào)整外力使導(dǎo)體棒立即做該速度下的勻速直線運(yùn)動(dòng)．若已知導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度L=1m，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₀=0.6T．
（1）現(xiàn)要用電壓表測(cè)量AD兩端的電壓值，需要將一個(gè)量程為3V，內(nèi)阻值為5kΩ的電壓表V的量程擴(kuò)大為6V，需要在下面給出的電阻箱中選擇一個(gè)與電壓表V串聯(lián)，你認(rèn)為應(yīng)選擇C．（請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)字母）
A、電阻箱（阻值范圍0-99Ω）
B、電阻箱（阻值范圍0-999Ω）
C、電阻箱（阻值范圍0-9999Ω）
（2）當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度a=1m/s²時(shí)，實(shí)驗(yàn)者通過(guò)傳感器采集到的電壓U和時(shí)間t的多組數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)繪制出的U-t的關(guān)系圖象如圖2所示，則可能求出導(dǎo)體棒AD的阻值為1Ω．

（3）實(shí)驗(yàn)者改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作．記錄導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電壓表示數(shù)Uey磁感應(yīng)強(qiáng)度B的多組數(shù)據(jù)，并做出U-B關(guān)系圖象如圖所示．則在磁感強(qiáng)度增大的過(guò)程中導(dǎo)體棒最終速度變化情況為變大．（填“變大”、“變小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合回路歐姆定律求出電壓表改裝后應(yīng)串聯(lián)的電阻，從而確定選擇的電阻箱．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)點(diǎn)到達(dá)是公式求出BC兩端電壓與時(shí)間的關(guān)系式，結(jié)合圖線的斜率求出導(dǎo)體棒AD的阻值．
（3）根據(jù)歐姆定律和切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式求出電壓表示數(shù)與B的關(guān)系時(shí)，通過(guò)圖線切線斜率的變化得出導(dǎo)體棒最終速度的變化．

解答 解：（1）電壓表的滿偏電流I_m=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{g}}$，根據(jù)閉合電路歐姆定律得，U=I_m（R_x+R_g），解得R_x=（$\frac{U}{{U}_{0}}$-1）Rg=（$\frac{6}{3}$-1）Rg=5000Ω．故選：C．
（2）由閉合電路歐姆定律可知，BC兩端電壓U=$\frac{Blat}{{R}_{0}+R}$R₀，通過(guò)圖象可以求得圖線的斜率k=0.5V/s．
由k=$\frac{Bla}{{R}_{0}+R}$R₀，代入數(shù)據(jù)解得得R=1Ω．
（3）電壓表的示數(shù)U=IR₀=$\frac{Blv}{{R}_{0}+R}$R₀，U-B圖線的切線斜率增加，可知導(dǎo)體棒的最終速度變大．
故答案為：（1）C；   （2）1；（3）變大．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道電表改裝的原理，以及知道運(yùn)用圖線分析問(wèn)題時(shí)，一般先求出兩個(gè)物理量之間的關(guān)系式，從而進(jìn)行分析．