如圖所示，已知截面為矩形的管道長度為l,寬度為a,高度為b。其中相距為a的兩側(cè)面是電阻可忽略的導體，該兩側(cè)導體與某種金屬直導體MN連成閉合電路，相距為b的頂面和底面是絕緣體，將電阻率為ρ的水銀沿圖示方向通過矩形導管，假設(shè)沿流速方向上管道任意橫截面上各點流速相等，且水銀流動過程中所受管壁阻力與水銀流速成正比。為使水銀在管道中勻速流過，就需要在管道兩端加上壓強差。初始狀態(tài)下，整個空間范圍內(nèi)無磁場，此時測得在管道兩端加上大小為p0的壓強差時水銀的流速為v0，則：
（1）求水銀受到摩擦力與其流速的比例系數(shù)k；
（2）在管道上加上垂直于兩絕緣面，方向向上，磁感應強度大小為B的勻強磁場時，若仍要保持水銀的流速為v0不變，求此時管道兩端的壓強差p；
（3）經(jīng)典物理學認為該金屬直導體MN中恒定電場形成穩(wěn)恒電流。導體中的自由電子在電場力的作用下，做定向運動，在此過程中，不斷與金屬離子發(fā)生碰撞。通過電場力和碰撞“阻力”做功，將電場能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使金屬離子的熱運動更加劇烈，這就是焦耳熱產(chǎn)生的原因。已知金屬直導體電阻為R，通過的電流為I。請以大量自由電荷在電場力作用下，宏觀上表現(xiàn)為勻速運動的模型，并從做功和能量的轉(zhuǎn)化守恒的角度，推導：在時間t內(nèi)導線中產(chǎn)生的焦耳熱可表達為Q=I2Rt（所需的其他中間量，可以自己設(shè)令）。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：69引用：1難度：0.3
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1．某同學制作了一個可用電流表直接顯示拉力大小的拉力器，原理如圖。R1是一根長20cm、阻值20Ω的均勻電阻絲，勁度系數(shù)為1.0×103N/m的輕彈簧左端固定，右端連接金屬滑片P和拉環(huán)，拉環(huán)不受拉力時，滑片P恰好處于a端。閉合S，在彈簧彈性限度內(nèi)，對拉環(huán)施加水平拉力，使滑片P滑到b端，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電流表恰好滿偏。已知電源電動勢E=6V，內(nèi)阻r=1Ω，電流表的量程為0～0.6A，內(nèi)阻不計，P與R1接觸良好且不計摩擦。
（1）電阻箱R0接入電路的阻值為 Ω
（2）電流表的刻度標示為拉力值時，拉力刻度值的分布是 （填“均勻”或“不均勻”）的；
（3）電流表刻度值為0.50A處拉力的示數(shù)為 N；
（4）要通過線性圖象直觀反映電流表示數(shù)I與拉力F的關(guān)系，可作 圖象；
A．I-F B．I-C．1F-F D．1I-1I1F
（5）若電流表的內(nèi)阻不可忽略，則（4）問中正確選擇的圖象斜率 （填“變大”“變小”或“不變”）。發(fā)布：2024/12/29 19:30:1組卷：225引用：3難度：0.3 -
2．如圖所示的電路中，當開關(guān)S接a點時，標有“4V，8W”的小燈泡L正常發(fā)光，當開關(guān)S接b點時，通過電阻R的電流為1A，這時電阻R兩端的電壓為5V．求：
（1）電阻R的值；
（2）電源的電動勢和內(nèi)阻．發(fā)布：2024/12/29 21:0:1組卷：157引用：13難度：0.3 -
3．兩個電池1和2的電動勢E1＞E2，它們分別向同一電阻R供電，電阻R消耗的電功率相同．比較供電時電池1和2內(nèi)部消耗的電功率P1和P2電池的效率η1和η2的大小，則有（ ）
發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：270引用：10難度：0.9
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