Question

9．在研究電磁感應現(xiàn)象的過程中，某同學設計了一個如圖甲所示的實驗裝置．ABCD為一個右端開口的U形水平導軌，它所在空間有垂直于導軌平面向上的勻強磁場．導體棒AD和BC段導軌是有電阻的，其他部分電阻不計．其中BC段電阻Ro=5Ω．現(xiàn)先讓導體棒AD在外力作用下沿導軌由靜止開始做勻加速直線運動，當導體棒速度達到某一值時，通過調(diào)整外力使導體棒立即做該速度下的勻速直線運動．若已知導體棒的長度L=lm，磁場的磁感應強度Bo=0.6T．
（1）現(xiàn)要用電壓表測量AD兩端的電壓值，需要將一個量程為3V，內(nèi)阻值為5KΩ的電壓表V的量程擴大為6V，需要在下面給出的電阻箱中選擇一個與電壓表V串聯(lián)，你認為應選擇C．（請?zhí)顚戇x項字母）．
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）當導體棒的加速度a=1m/s²時，該同學通過傳感器采集到電壓U和時間t的多組數(shù)據(jù)，利用計算機繪制出U-t的關系圖象如圖乙所示，則可以求出導體棒AD的阻值為1Ω．

（3）該同學改變磁感應強度B的大小，重復上述實驗操作．記錄導體棒勻速運動時電壓表示數(shù)U及磁感應強度B的多組數(shù)據(jù)，并作出U-B關系圖象如圖丙所示．則在磁感應強度增大的過程中導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)生的感應點到達是公式求出BC兩端電壓與時間的關系式，結(jié)合圖線的斜率求出導體棒AD的阻值．
（3）根據(jù)歐姆定律和切割產(chǎn)生的感應電動勢公式求出電壓表示數(shù)與B的關系時，通過圖線切線斜率的變化得出導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）R_g=（$\frac{6}{3}$-1）Rg=5000Ω．
故選：C．
（2）由閉合電路歐姆定律可知，BC兩端電壓U=$\frac{Bl（at）}{{R}_{0}+R}$R₀，
通過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，可知導體棒的最終速度變大．
故答案為：（1）C；   （2）1； （3）變大．

點評 解決本題的關鍵知道電表改裝的原理，以及知道運用圖線分析問題時，一般先求出兩個物理量之間的關系式，從而進行分析．