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高中物理-0906电磁学专题1

高中物理-0906电磁学专题1
高中物理-0906电磁学专题1

电磁学专题1

传感器是把非电物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件。如图所示中的甲、乙、丙和丁是四种常见的电容式传感器, 下列说法正确的是( )

A .甲图中两极间的电量不变,若电压减小,可判断出h 变小

B .乙图中两极间的电量不变,若电压增加,可判断出θ变大

C .丙图中两极间的电压不变,若有电流流向传感器的负极,则x 变小

D .丁图中两极间的电压不变,若有电流流向传感器的正极,则F 变大

如图位于同一水平面上的两根平行导电导轨,放置在斜向左上方、与水平面成

60角足够大的匀强磁场中,现给出这一装置的侧视图,一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动,在匀强磁场沿顺时针缓慢转过

30的过程中,金属棒始终保持匀速运动,则磁感应强度B 的大小变化可能是( )

A .始终变大

B .始终变小

C .先变大后变小

D .先变小后变大

12.加速度计是测定物体加速度的仪器。如图所示为应变式加速度计。当系统加速时,加速度计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上,架与待测系统固定在一起,敏感元件下端可在滑动变阻器R 上自由滑动。当系统加速运动时,敏感元件发生位移并转换为电信号输出,就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度。 已知:敏感元件的质量为m ,两侧弹簧的劲度系数均为k ,电源电动势为E ,电源内阻不计,滑

动变阻器的总电阻值为R ,有效长度为l ,静态时,

输出电压为U 0,试写出加速度a 随输出电压U 变化的关系式,并说明a 的方向如何判断。

13.如图矩形裸导线框长度为l 2,短边的长度为l ,在两个短边上均接有电阻R ,其余部分电阻不计。导线框一长边与x 轴重合,左边的坐标0=x ,线框内有一垂直于线框平面的磁场,磁场的磁感应强度B 。一光滑导体棒AB 与短边平行且接触良好,质量为m 电阻为R 。开始时导体棒静止于0=x 处,从0=t 时刻起,导体棒AB 在沿x 轴正方向的拉力F (大小未知)作用下,以加速度a 从0=x 处匀加速运动到l x 2=处。

甲 乙 丙 丁

(1)求导体棒AB 从0=x 处匀加速运动到l x 2=过程中通过导体棒的电量。某同学的解

题过程如下:t

Bl t E OaAB ?=

??Φ=2

12回路的平均电动势 R

Bl t R E q t

Bl E E E AB t Bl t E bcBA 385.1422

2

212

2=

??=?=+=?=

??Φ=通过导体棒的电量上的平均电动势导体棒回路的平均电动势

你认为以上分析是否正确,若正确简要说明理由,若不正确,请给出正确的解答。

16.如图所示,在某一真空室内充满匀强电场与匀强磁场,且电场强度E 与磁感应强度B 的方向相同,均与水平面成θ角,已知m V E 2103?=

T B 5=.一质量kg m 4101-?=,带电量为q 的液滴

以垂直于磁场方向的速度s m v 200=进入该场区时恰好做匀速直线运动.(g 取10m /s 2

)

(1)试问:带电液滴带何种电荷?电荷量q 为多少?

(2)求θ角.

(3)若在该场区建立一直角坐标系O 一XYZ (XOY 为水平面,E 、B 的方向与ZOY 平面平行),当0=t 带电液滴恰好通过坐标原点O 时立即撤消电场和磁场,求s t 02.0=时带电液滴的坐标.

1.如图所示,直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图象;直线B 为电源b 的路端电压与电流的关系图象;直线C 为一个电阻R 的两端电压与电流关系的图象。将这个电阻R

分别接到a 、b 两电源上,那么( ) A 、R 接到a 电源上,电源的效率较高 B 、R 接到b 电源上,电源的输出功率较大

C 、R 接到a 电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低

D 、R 接到b 电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高 2.如图所示,一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R=0.50m 的绝缘光滑槽轨。槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.50T 。有一个质量m=0.10g ,带电量为q=+1.6×10-3C 的小球在水平轨道上向右运动。若小球恰好能通过最高点,则下列说法正确的是( )

( a )

22 A 、小球在最高点只受到洛仑兹力和重力的作用 B 、由于无摩擦力,且洛仑兹力不做功,所以小球

到达最高点小球在水平轨道上的机械能相等。

C 、如果设小球到最高点的线速度是v ,小球在最高点时式子mg +qv B=mv 2/R 成立

D 、如果重力加速度取10m/s 2,则小球初速度v 0=4.6m/s

7.如图(a )所示,A 、B 为两块平行金属板,极板间电压为1125AB U V =,板中央有小孔O 和O '。现有足够多的电子源源不断地从小孔O 由静止进入A 、B 之间。在B 板右侧,平行金属板M 、N 长L 1=4×10-2m ,板间距离d =4×10-3m ,在距离M 、N 右侧边缘L 2=0.1m 处有一荧光屏P ,当M 、N 之间未加电压时电子沿M 板的下边沿穿过,打在荧光屏上的''O 并发出荧光。现给金属板M 、N 之间加一个如图(b )所示的变化电压u 1,在t =0时刻,M 板电势低于N 板。已知电子质量为31

9.010

e m -=?kg ,电量为

191.610e -=?C 。

(1)每个电子从B 板上的小孔O '射出时的速度多大? (

2)打在荧光屏上的电子范围是多少?

(3)打在荧光屏上的电子的最大动能是多少?

9.如图(甲)所示,两平行金属板的板长0.2m ,板间距离也为0.2m ,板间的电压u 随时

间t 变化的u —t 图线如图(乙)所示,在金属板右侧有一左边界为MN 、右边无界的匀强磁场,磁感应强度B=0.01T ,方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以速度v 0=105m/s ,沿两板间的中线OO ′平行金属板射入电场中,磁场边界MN 与中

线OO ′垂直。已知带电粒子的比荷m

q

=108C/kg ,粒子的重力和粒子间相互作用力均可以忽略不计。

O O'

M

N B

(甲)

(乙)

⑴在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看作是恒定的。试说明这种处理能够成立的理由。

⑵求带电粒子射出电场进入磁场时的最大速度的大小。

⑶对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d ,试判断:d 的大小是否随时间而变化?若不变,证明你的结论;若变,求出d 的变化范围。

11.如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN 、PQ 相距为L ,导轨平面与水平面夹角α=30?,导轨电阻不计。磁感应强度为B 的匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为L 的金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m 、电阻为R 。两金属导轨的上端连接右端电路,电路中R 2为一电阻箱,已知灯泡的电阻R L =4R ,定值电阻R 1=2R ,调节电阻箱使R 2=12R ,重力加速度为g ,现将金属棒由静止释放,求:

(1)金属棒下滑的最大速度v m ;

(2)当金属棒下滑距离为s 0时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2s 0的过程中,整个电路产生的电热;

(3)改变电阻箱

R 2的值,当R 2

为何值时,金属

棒匀速下滑时R 2

消耗的功率最

大;消耗的最大

功率为多少?

13.如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d 为0.5 m ,左端通过导线与阻值为2 Ω的电阻R 连接,右端通过导线与阻值为4 Ω的小灯泡L 连接,在CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE 长为2 m ,CDEF 区域内磁场的磁感应强度B 随时间变化如图所示,在t =0时,一阻值为2 Ω的金属棒在恒力F 作用下由静止开始从ab 位置沿导轨向右运动,当金属棒从ab 位置运动到EF 位置过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:

(1)通过小灯泡的电流强度。

(2)恒力F 的大小。

L

(3)金属棒的质量。

17.如图Ox、Oy、Oz为相互垂直的坐标轴,Oy轴为竖直方向,整个空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.现有一质量为m、电量为q的小球从坐标原点O以速度v0沿Ox轴正方向抛出(不计空气阻力,重力加速度为g).求:

(1)若在整个空间加一匀强

电场E1,使小球在xOz

平面内做匀速圆周运

动,求场强E1和小球运

动的轨道半径;

(2)若在整个空间加一匀强

电场E2,使小球沿Ox

轴做匀速直线运动,求

E2的大小;

(3)若在整个空间加一沿y

轴正方向的匀强电场,

求该小球从坐标原点O

抛出后,经过y轴时的坐

标y和动能E k;

如图所示,在直角坐标系的第II象限和第Ⅳ象限中的直角三角形区域内,分布着磁感应强度均为B=5.0×10—3T的匀强磁场,方向分别垂直纸面向外和向里。质量为m=6.64×10—27kg、电荷量为q=+3.2×10—19C的α粒子(不计α粒子重力),由静止开始经加速电压为

U=1 205V的电场(图中未画出)加速后,从坐标点M(—4,2)处平行于x轴向右运动,并先后通过两个匀强磁场区域。

(1)请你求出α粒子在磁场中的运动半径;

(2)你在图中画出α粒子从直线x=—4到直线x=4之间的运动轨迹,并在图中标明轨迹与直线x=4交点的坐标;

(3)求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间。x

z o y

16.如图所示,在倾角为30°的斜面OA 的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P ,OP=0.5m.现有一质量m =4×10

-20

kg ,带电量q =+2×10

-14

C 的粒子,从小孔以速度v 0=3×104

m/s 水平

射向磁感应强度B =0.2T 、方向垂直纸面向外的一圆形磁场区域.且在飞出磁场区域后能垂直打在OA 面上,粒子重力不计.求:

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径; (2)粒子在磁场中运动的时间; (3)圆形磁场区域的最小半径.

附加题:(4)若磁场区域为正三角形且磁场方向垂直向里,粒子运动过程中始终不碰到挡板,其他条件不变,求:此正三角形磁场区域的最小边长。

6.如图甲所示,两个垂直纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B ,磁场区域的宽度均为a ,一正三

角形(高度为a )导线框ABC 从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中感应电流I 与线框移动距离x 的关系图象正确的是 ( )

7.如图甲,在线圈1l 中通入电流1i 后,在2l 上产生感应电流随时间变化规律如图乙所示,则通入线圈1l 中的电流1i 随时间变化图线是下图中的?(1l 、2l 中电流正方向如图甲中箭头)( )

如图所示,虚线间空间存在由匀强电场E 和匀强磁场B 组成的正交或平行的电场和磁场,有一个带正电小球(电量为+q ,质量为m )从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场( CD )

6.如图所示,xOy 平面内的圆O 与y 轴相切于坐标原点O .在该圆形区域内,有与y 轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场一个带电粒子(不计重力)从原点O 沿x 轴进入场区,恰好做匀速直线运动,穿过场区的时间为To

.若撤去磁场,只保留电场,其他条件

i 1

t

i 1

T/2 T

1l

2

不变,该带电粒子穿过场区的时间为To /2.若撤去电场,只保留磁场,其他条件不变.求:该带电粒子穿过场区的时间. 解:设电场强度为E ,磁感应强度为B;圆O '的半径为R;粒子的电量为q ,质量为m ,初速度为v 0.同时存在电场和磁场时,带电粒子做匀速直线运动有R vT qE qvB 2,0==,

只存在电场时,粒子做类平抛运动,有

2

00)2

(21,2T m qE y T v x ??=?

=, 由以上式子和图可知x=y=R,粒子从图中的M 点离开电场. 由以上式子得2

8T mR qvB =

,只存在磁场时,粒子做匀速圆周运动,从图中N 点离开

磁场,P 为轨迹圆弧的圆心.设半径为r ,则R v m qvB 2=,,2tan ,2===r

R

R r θ所以,

粒子在磁场中运动的时间为2arctan 2

20

?=?=

T v r t θ。

7.如图所示,固定于同一条竖直线上的A 、B 是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量均为Q ,其中A 带正电荷,B 带负电荷,D 、C 是它们连线的垂直平分线,A 、B 、C 三点构成一边长为d 的等边三角形,另有一个带电小球E ,质量为m 、电荷量为+q (可视为点电荷),被长为L 的绝缘轻质细线悬挂于O 点,O 点在C 点的正上方. 现在把小球E 拉起到M 点,使细线水平绷直且与A 、B 、C

下运动到最低点C 时,速度为v.

已知静电力常量为k. 若取D 点的电势为零,试求: (1)在A 、B 所形成的电场中,M 点的电势φM .

(2)绝缘细线在C 点所受到的拉力T.

8.(19分)解: (1)电荷E 从M 点运动到C 2

2

1mv mgL q U MC =+ (3分)

得M 、C 两点的电势差为q mgL mv U MC 2/)2(2

-= (2分)

又C 点与D 点为等势点,所以M 点的电势为q mgL mv U M 2/)2(2

-= (3分)

M

(2)在C 点时A 对E 的场力F 1与B 对E 的电场力F 2相等,且为

2

21d kQq

F F =

= (2分) 又,A 、B 、C 为一等边三角形,所以F 1、F 2的夹角为120°,

故F 1、F 2的合力为 212d kQq

F =

(3分) 且方向竖直向下。 (1分) 由牛顿运动定律得:L mv mg d

Qq

k T /22=-- (3分)

绝缘细线在C 点所受的张力为L v m mg d

Qq k T 2

2++= (2分)

如图所示,平行板电容器两极板A 、B 接于电源两极,一带正电小球悬在电容器内部。闭合开关S ,电容器充电,当小球静止时偏离竖线的夹角为θ,则:( AD )

A 、开关S 闭合,若带正电的A 板向

B 板靠近,则θ增大 B 、开关S 闭合,若带正电的A 板向B 板靠近,则θ不变

C 、开关S 断开,若带正电的A 板向B 板靠近,则θ增大

D 、开关S 断开,若带正电的A 板向B 板靠近,则θ不变 16.(14分)如图所示的直角坐标系中,在直线x =-2l 0到y 轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场,其中x 轴上方的电场方向沿y 轴负方向,x 轴下方的电场方向沿y 轴正方向。在电场左边界上A (-2l 0,-l 0)到C (-2l 0,0)区域内,连续分布着电量为+q 、质量为m 的粒子。从某时刻起由A 点到C 点间的粒子,依次连续以相同的速度v 0沿x 轴正方向射入电场。若从A 点射入的粒子,恰好从y 轴上的A ′(0,l 0)沿x 轴正方向射出电场,其轨迹如图。不计粒子的重力及它们间的相互作用。 ⑴求匀强电场的电场强度

E ;

⑵求在AC 间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x 轴正方向运动? ⑶若以直线x =2l 0上的某点为圆心的圆形区域内,分布着垂直于xOy 平面向里的匀强磁场,使沿x 轴正方向射出电场的粒子,经磁场偏转后,都能通过直线x =2l 0与圆形磁场边界的一个交点处,而便于被收集,则磁场区域的最小半径是多大?相应的磁感应

强度B 是多大?

17.(14分)

⑴ 从A 点射出的粒子,由A 到A ′的运动时间为T ,根据运动轨迹和对称性可得 x 轴方向 002l v T = (1分) y 轴方向 2)2

(2122

0?=T m qE l (1分) 得:0

2mv E ql =

(2分) ⑵ 设到C 点距离为△y 处射出的粒子通过电场后也沿x 轴正方向,粒子第一次达x 轴

用时△t ,水平位移为△x ,则 0x v t ?=? 21()2qE

y t m

?=

? (1分) 若满足022l n x =??,则从电场射出时的速度方向也将沿x 轴正方向 (2分)

解之得:200220111

()2l qE y l n m v n

?=

= (2分)

即AC 间y 坐标为021

y l n

=- (n = 1,2,3,……) (1分)

⑶ 当n =1时,粒子射出的坐标为10y l =

当n =2时,粒子射出的坐标为201

4

y l =-

当n ≥3时,沿x 轴正方向射出的粒子分布在y 1到y 2之间(如图)y 1到y 2之间的距离为

L = y 1-y 2=

054l 则磁场的最小半径为 0528

l

L R == (2分) 若使粒子经磁场偏转后汇聚于一点,粒子的运动半径与磁场圆的半径相等(如图),

(轨迹圆与磁场圆相交,四边形PO 1QO 2为棱形) 由2

00mv qv B R

= 得:0

085mv B ql =

(2分)

08高考

如图所示,间距为L 的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,导轨光滑且电阻忽

略不计.场强为B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为d 1,间距为d 2.两根质量均为m 、有效电阻均为R 的导体棒a 和b 放在导轨上,并与导轨垂直.(设重力加速度为g )

⑴若a 进入第2个磁场区域时,b 以与a 同样的速度进入第1个磁场区域,求b 穿过第1个磁场区域过程中增加的动能△E k ; ⑵若a 进入第2个磁场区域时,b 恰好离开第1个磁场区域;此后a 离开第2个磁场区域时,b 又恰好进入第2个磁场区域.且a .b 在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相.求b 穿过第2个磁场区域过程中,两导体棒产生的总焦耳热Q ; ⑶对于第⑵问所述的运动情况,求a 穿出第k 个磁场区域时的速率v .

15、⑴a 和b 不受安培力作用,由机械能守恒得 1sin k E mgd θ?=

⑵由能量守恒得:

在磁场区域有:

2212111sin 22m Q m mgd θ+=+v v 在无磁场区域:22

21211sin 22

m m mgd θ=+v v

解得:12()sin Q mg d d θ=+ ⑶在无磁场区域有:21sin gt θ-=v v

且:

122

2d t

+=v v 在有磁场区域,对a 棒:sin F mg BIl θ=- 且:2Bl I R

=

v

则有:22sin 2B l g t mR θ??

?=-?????

∑∑v v

解得:22

211sin 2B l gt d mR

θ-=-v v

在如图所示的逻辑电路中,当A 端输入电信号“1”、B 端输入电信号“0”时,则在C 和D 端输出的电信号分别为(C )

A .1和0

B .0和1

C .1和l

D .0和0

如图所示的电路中,三个相同的灯泡a 、b 、c 和电感L 1、L 2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计.电键K 从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有AD A .a 先变亮,然后逐渐变暗

B .b 先变亮,然后逐渐变暗

C .c 先变亮,然后逐渐变暗

D .b 、c 都逐渐变暗

14、(16分)在场强为B 的水平匀强磁场中,一质量为m 、带正电q 的小球在O 静止释放,

小球的运动曲线如图所示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x 轴距离的2倍,重力加速度为g .求:

⑴小球运动到任意位置P (x ,y )的速率v ; ⑵小球在运动过程中第一次下降的最大距离y m ;

⑶当在上述磁场中加一竖直向上场强为E (q

mg

E >)的匀强电场时,小球从O 静止释放后获得的最大速率v m .

14、⑴由动能定理得:212

mgy m =v

解得:=

v

⑵设在最大距离y m 处的速率为v m ,有:2m

m qB mg m R

-=v v

解得:m =v 2m R y =

得:2222m m g

y q B

=

⑶小球运动如图所示

由动能定理得:21()

2

m m qE mg y m -=

v 由圆周运动得:2m

m v qBv mg qE m R

+-=

且:2m R y = 解得:2

()m qE mg qB

=-v

在如图所师的闪光灯电路中,电源的电动势为E ,电容器的电容为C 。当闪光灯两端电压达到击穿电压U 时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时, 闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定 D

A .电源的电动势E 一定小于击穿电压U

B .电容器所带的最大电荷量一定为CE

C .闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大

D .在一个闪光周期内,通过电阻R 的电荷量与通过闪光灯的电 荷量一定相等

如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1:5,原线圈两端

的交变电压为100V u t π= 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有 AB

A .开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz

B .开关接通后,电压表的示数为100 V

C .开关断开后,电压表的示数变大

D .开关断开后,变压器的输出功率不变

空间某一静电场的电势?在x 轴上分布如图所示,x 轴上两点B 、C

点电场强度在x 方向上的分量分别是Bx E 、Cx E ,下列说法中正确的有AD A .Bx E 的大小大于Cx E 的大小 B .Bx E 的方向沿x 轴正方向

C .电荷在O 点受到的电场力在x 方向上的分量最大

D .负电荷沿x 轴从B 移到C 的过程中,电场力先做正功,后做负功

15.(16分)如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l 、 足够长且电阻忽略不计,导轨平面的倾角为α,条形匀强磁场的宽度为d ,磁感应

强度大小为B 、方向与导轨平面垂直。长度为2d 的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝

线框连接在一起组成“

”型装置,总质量为m ,置于导轨上。导体棒中通以大

小恒为I 的电流(由外接恒流源产生,图中未图出)。线框的边长为d (d < l ),电阻为R ,下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g 。 求:(1)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳热Q ; (2)线框第一次穿越磁场区域所需的时间t 1 ;

(3)经过足够长时间后,线框上边与磁场区域下边界的最大距离χm 。

15.(1)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中,作用在线框上的安培力做

功为W 由动能定理 s i n 40

m g d W B I l d α+-= 且Q W =-

解得 B I l d

m g d Q -=αs i n 4 (2)设线框刚离开磁场下边界时的速度为1v ,则接着向下运动2d

由动能定理 21

1

s i n 202

m g d B I l d m

v α-=- 装置在磁场中运动时收到的合力

sin 'F mg F α=-

感应电动势

ε=Bd υ

感应电流 'I =

R

ε

安培力 ''F BI d =

由牛顿第二定律,在t 到t+t ?时间内,有t m

F

v ?=? 则

t mR v d B g v ???

?

??

?

-=?∑∑22sin α

有23

112sin B d v gt mR

α=-

解得

23

12sin B d R t mg α

=

(3)经过足够长时间后,线框在磁场下边界与最大距离m x 之间往复运动

由动能定理 s i n

()0m m mg x BIl x d α--= 解得 sin m BIld

x BIl mg α

=

-

例17 在如图11-24所示的水平导轨上(摩擦、电阻忽略不计),有竖直向下的匀强磁场,磁感强度B ,导轨左端的间距为L 1=4L 0,右端间距为L 2=L 0。今在导轨上放置AC ,DE 两根导体棒,质量分别为m 1=2m 0,m 2=m 0,电阻R 1=4R 0,R 2=R 0。若AC 棒以初速度V 0向右运动,求AC 棒运动的过程中产生的总焦耳热Q AC ,以及通过它们的总电量q 。

【错解分析】错解:AC 棒在磁场力的作用下,做变速运动。运动过程复杂,应从功能关系的角度来分析。由于没有摩擦,最后稳定的状态应为两棒做匀速运动。根据动量守恒定律m 1v 0=(m 1+m 2)v ′

整个回路产生的焦耳热

因为R 1=4R 0,R 2=R 0。所以AC 棒在运动过程中产生的焦耳热

对AC 棒应用动量定理:BIL 1·△t=m 1v ′-m 1v 0

AC 棒在磁场力的作用下做变速运动,最后达到运动稳定,两棒都做匀速运动的分析

是正确的。但是以此类推认为两棒的运动速度相同是错误的。如果两棒的速度相同则回路中还有磁通量的变化,还会存在感应电动势,感应电流还会受到安培力的作用,AC,DE 不可能做匀速运动。

【正确解答】

由于棒L1向右运动,回路中产生电流,L l受安培力的作用后减速,L2受安培力加速使回路中的电流逐渐减小。只需v1,v2满足一定关系,

两棒做匀速运动。

两棒匀速运动时,I=0,即回路的总电动势为零。所以有

BL l v1=BL2v2

再对DE棒应用动量定理BL2I·△t = m2v2

【小结】

以前我们做过类似的题。那道题中的平行轨道间距都是一样的。有一些同学不假思索,把那道题的结论照搬到本题中来,犯了生搬硬套的错误。差异就是矛盾。两道题的差别就在平行导轨的宽度不一样上。如何分析它们之间的差别呢?还是要从基本原理出发。平行轨道间距一样的情况两根导体棒的速度相等,才能使回路中的磁通量的变化为零。本题中如果两根导轨的速度一样,由于平行导轨的宽度不同导致磁通量的变化不为零,仍然会有感应电流产生,两根导体棒还会受到安培力的作用,其中的一根继续减速,另一根继续加速,直到回路中的磁通量的变化为零,才使得两根导体棒做匀速运动。抓住了两道题的差异之所在,问题就会迎刃而解。

例18如图11-25所示光滑平行金属轨道abcd,轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中,bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍,轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方,放开P棒,使其自由下滑,求P棒和Q棒的最终速度。

【错解分析】错解:

设P,Q棒的质量为m,长度分别为2L和L,磁感强度为B,P棒进入水平轨道的速度为v0,对于P棒,运用机械能守恒定律得

当P棒进入水平轨道后,切割磁感线产生感应电流。P棒受到安培力作用而减速,Q 棒受到安培力而加速,Q棒运动后也将产生感应电动势,与P棒感应电动势反向,因此回路中的电流将减小。最终达到匀速运动时,回路的电流为零,所以

εp=εQ

即2BLv p=BLv Q

2v p=v Q

对于P,Q棒,运用动量守恒定律得到

mv0=mv p+mv Q

错解中对P,Q的运动过程分析是正确的,但在最后求速度时运用动量守恒定律出现错误。因为当P,Q在水平轨道上运动时,它们所受到的合力并不为零。F p=2BIL,F Q=BIL (设I为回路中的电流),因此P,Q组成的系统动量不守恒。

【正确解答】

设P棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为△t,P,Q

对PQ 分别应用动量定理得

【小结】

运用动量守恒定律和机械能守恒定律之前,要判断题目所给的过程是否满足守恒的条件。动量守恒的条件是:系统所受的合外力为零,或者是在某一方向上所受的合外力为零,则系统在该方向上动量的分量守恒。

高中物理电磁学总复习试题

物理总复习电磁学 复习容:高二物理(第十三章 电场、第十四章 恒定电流、第十五章 磁场、第十六章 电磁感应、第十七章 变交电流、第十八章 电磁场与电磁波) 复习围:第十三章~第十八章 电磁学 §.1 第十三章 电场 1. (1)电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移给另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分. (2)应用起电的三种方式:摩擦起电(前提是两种不同的物质发生摩擦)、感应起电(把电荷移近不带电的导体(不接触导体),使导体带电)、接触带电. 注意:①电荷量e 称为元电荷电荷量C 1060.119-?=e ;②电子的电荷量e 和电子的质量m 的比叫做电子的比荷 C/kg 1076.111?=e m e . ③两个完全相同的带电金属小球接触时................电荷量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分;原带同种电荷的总电荷量平分. 2. 库仑定律. ⑴适用对象:点电荷. 注意:①带电球壳可等效点电荷. 当带电球壳均匀带电时,我们可等效在球心处有一个点电荷;球壳不均匀带电荷时,则等效点电荷就靠近电荷多的一侧. ②库仑力也是电场力,它只是电场力的一种. ⑵公式:2 21r Q Q k F ?=(k 为静电力常量等于229/c m N 109.9??). 3.(1)电场:只要有电荷存在,电荷周围就存在电场(电场是描述自身的物理量...........),电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫做电场力. (2)ⅰ. 电场强度(描述自身的物理量........): E = F / q 这个公式适用于一切电场,电场强度E 是矢量,物理学中规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的电场力的方向相同,即正电荷受的电场力方向,即E 的方向为负电荷受的电场力的方向的反向. 此外F = Eq 与2 21r Q Q k F ?=不同就在于前者适用任何电场,后者只适用于点电荷. 注意:①对检验电荷(可正可负)的要求:一是电荷量应当充分小;二是体积也要小. ②E = F / q 中F 是检验电荷所受电场力,q 为检验电荷的电量 ③凡是“描述自身的物理量”统统不能说××正此,××反比(下同). ⅱ. 点电荷的电场场强2 r kQ E =对象就必须是以点电荷Q 为场源电荷的电量,因此它只适用于点电荷形成的电场. 注意:若两个点电荷相距为r ,将两个点电荷移近至r 趋近于零,由2 r kQ E =知,这时的E 为无穷大.(×)(这时的 两个点电荷不能看作质点了,不符和2 r kQ E =的适用条件) 4. 电场线:电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致(与电场线的走向方向相同的那一个方向). ①电场线的疏密程度表示场强的大小,电场线越密(疏)场强越大(小). ②电场线的分布情况可用实验来摸拟,而电场线都是假想的线. 相等的平行直线. 附:若电场线平行,但间距不等,则这样的电场不存在.[简证:假设存在,W AB = qES =U AB q ,因为E 不同(由于间距不同造成)且S 相同,所以S E U S E q q U AB AB ?=???=?] ④点电荷的电场线分布是直线型(如图).

高二物理电磁学综合试题

高二物理电磁学综合试题 第Ⅰ卷选择题 一.选择题:(本题共10小题,每小题3分,共30分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个 选项正确,有的小题有多个选项正确,全对得3分,漏选得1分,错选、不选得0分) 1、下列说法不符合 ...物理史事的是() A、赫兹首先发现电流能够产生磁场,证实了电和磁存在着相互联系 B、安培提出的分子电流假说,揭示了磁现象的电本质 C、法拉第在前人的启发下,经过十年不懈的努力,终于发现电磁感应现象 D、19世纪60年代,麦克斯韦建立了完整的电磁场理论,并预言了电磁波的存在 2、图1中带箭头的直线是某电场中的一条电场线,在这条直线上有a、b两点,若用 E a、E b表示a、b两点的场强大小,则() A、a、b两点的场强方向相同 B、电场线是从a指向b,所以有E a>E b C、若一负电荷从b点逆电场线方向移到a点,则电场力对该电荷做负功 D、若此电场是由一负点电荷所产生的,则有E a<E b 3、质量均为m、带电量均为+q的A、B小球,用等长的绝缘细线悬在天花板上的同一点,平衡后两线张角为2θ,如图2所示,若A、B小球可视为点电荷,则A小球所在处的场强大小等于() A、mgsinθ/q B、mgcosθ/q C、mgtgθ/q D、mgctgθ/q 4、如图3所示为某一LC振荡电路在某时刻的振荡情况,则由此可知,此刻()A、电容器正在充电 B、线圈中的磁场能正在增加 C、线圈中的电流正在增加 D、线圈中自感电动势正在阻碍电流增大 是() A、它的频率是50H Z B、电压的有效值为311V C、电压的周期是 002s D、电压的瞬时表达式是u=311 sin314t v 图3 -311 311 u/v 0 1 2 t/10-2s 图4 ab 图1 B 图2 A θθ q q

高中物理电磁学知识点

二、电磁学 (一)电场 1、库仑力:221r q q k F = (适用条件:真空中点电荷) k = ×109 N ·m 2/ c 2 静电力恒量 电场力:F = E q (F 与电场强度的方向可以相同,也可以相反) 2、电场强度: 电场强度是表示电场强弱的物理量。 定义式: q F E = 单位: N / C 点电荷电场场强 r Q k E = 匀强电场场强 d U E = 3、电势,电势能: q E A 电 =?,A q E ?=电 顺着电场线方向,电势越来越低。 4、电势差U ,又称电压 q W U = U AB = φA -φB 5、电场力做功和电势差的关系: W AB = q U AB 6、粒子通过加速电场: 22 1mv qU = 7、粒子通过偏转电场的偏转量:

20 2 2022212121V L md qU V L m qE at y === 粒子通过偏转电场的偏转角 20 mdv qUL v v tg x y ==θ 8、电容器的电容: c Q U = 电容器的带电量: Q=cU 平行板电容器的电容: kd S c πε4= 电压不变 电量不变 (二)直流电路 1、电流强度的定义:I = 微观式:I=nevs (n 是单位体积电子个数,) 2、电阻定律: 电阻率ρ:只与导体材料性质和温度有关,与导体横截面积和长度无关。 单位:Ω·m 3、串联电路总电阻: R=R 1+R 2+R 3 电压分配 2121R R U U =,U R R R U 2 111+= 功率分配 2121R R P P =,P R R R P 2 111+= 4、并联电路总电阻: 3 211111R R R R ++= (并联的总电阻比任何一个分电阻小) 两个电阻并联 2 121R R R R R += 并联电路电流分配 1221I R I R =,I 1=I R R R 2 12+ S l R ρ =

高中物理电磁学和光学知识点公式总结大全

高中物理电磁学知识点公式总结大全 来源:网络作者:佚名点击:1524次 高中物理电磁学知识点公式总结大全 一、静电学 1.库仑定律,描述空间中两点电荷之间的电力 ,, 由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。 2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场 , 导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向,电力线越密集电场强度越大。 平行板间的电场 3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。本式以以无限远为零位面。 4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。 导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。 电位为零之处,电场未必等于零。电场为零之处,电位未必等于零。 均匀电场内,相距d之两点电位差。故平行板间的电位差。 5.电容,为储存电荷的组件,C越大,则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性,两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能,。 a.球状导体的电容,本电容之另一极在无限远,带有电荷-q。 b.平行板电容。故欲加大电容之值,必须增大极板面积A,减少板间距离d,或改变板间的介电质使k变小。 二、感应电动势与电磁波 1.法拉地定律:感应电动势。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。 感应电动势造成的感应电流之方向,会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。 2.长度的导线以速度v前进切割磁力线时,导线两端两端的感应电动势。若v、B、互相垂直,则 3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法,也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势,最大感应电动势。 变压器,用来改变交流电之电压,通以直流电时输出端无电位差。 ,又理想变压器不会消耗能量,由能量守恒,故 4.十九世纪中马克士威整理电磁学,得到四大公式,分别为 a.电场的高斯定律 b.法拉地定律 c.磁场的高斯定律 d.安培定律 马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念,修正了安培定律,使得变动的电场会产生磁场。e.马克士威修正后的安培定律为 a.、 b.、 c.和修正后的e.称为马克士威方程式,为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式,预测了电磁波的存在,且其传播速度。 。十九世纪末,由赫兹发现了电磁波的存在。 劳仑兹力。 右手定则:右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向

高中物理电学实验专题(经典)

电学实验(经典) 实验设计的基本思路 (一)电学实验中所用到的基本知识 电学实验中,电阻的测量(包括变形如电表内阻的测量)、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为: Ir U E I U R +== ,。 可见,对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在,但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样,在此往往也是高考试题的着力点之处。 1.电路设计原则:正确地选择仪器和设计电路的问题,解决时应掌握和遵循一些基本的原则,即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则,兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑,灵活运用。 (1)正确性:实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 (2)安全性:实验方案的实施要安全可靠,实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注 意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率,电源也有最大允许电流,不能烧坏仪器。 (3)方便性:实验应当便于操作,便于读数,便于进行数据处理。 (4)精确性:在实验方案、仪器、仪器量程的选择上,应使实验误差尽可能的小。 2.电学实验仪器的选择: (1)选择电表:首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理选择量程,务必使指针有较大偏转(一般要大于满偏度的1/3),以减少测读误差。 (2)选择滑动变阻器:注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值,对大阻值的变阻器,如果是滑动头稍有移动,使电流、电压有很大变化的,不宜采用。 (3)应根据实验的基本要求来选择仪器,对于这种情况,只有熟悉实验原理,才能作出恰当的选择。总之,最优选择的原则是:方法误差尽可能小;间接测定值尽可能有较多的有效数字位数,直接测定值的测量使误差尽可能小,且不超过仪表的量程;实现较大范围的灵敏调节;在大功率装置(电路)中尽可能节省能量;在小功率电路里,在不超过用电器额定值的前提下,适当提高电流、电压值,以提高测试的准确度。

高考物理电磁学大题习题20题Word版含答案及解析

高考物理电磁学大题习题20题 1.如图所示,虚线MO 与水平线PQ 相交于O ,二者夹角θ=30°,在MO 左侧存在电场强度为 E 、方向竖直向下的匀强电场,MO 右侧某个区域存在磁感应强度为B 、垂直纸面向里的匀强 磁场,O 点处在磁场的边界上。现有一群质量为m 、电量为+q 的带电粒子在纸面内以不同的速度(0≤v ≤ E B )垂直于MO 从O 点射入磁场,所有粒子通过直线MO 时,速度方向均平行于PQ 向左。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求: (1)粒子在磁场中的运动时间。 (2)速度最大的粒子从O 开始射入磁场至返回水平线POQ 所用时间。 (3)磁场区域的最小面积。 【答案】(1)23m qB π(2))m t qB π=或23m qB π(3)22 24 4(12m E S q B π-?= 或22 24 (3m E q B π 【解析】 【详解】(1)粒子的运动轨迹如图所示,设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R ,周期为T ,粒子在匀强磁场中运动时间为t 1, 则2 mv qvB R =,即mv R qB =,22R m T v qB ππ==,11233m t T qB π== (2)设粒子自N 点水平飞出磁场,出磁场后应做匀速运动至OM ,设匀速运动的距离为x ,匀速运动的时间为t 2,由几何关系知:

tan R x θ= ,2x t v =,2t =过MO 后粒子做类平抛运动,设运动的时间为t 3,则: 2 33122qE R t m = 又:E v B = ,3t = 则速度最大的粒子自O 进入磁场至重回水平线POQ 所用的时间123t t t t =++ 联立解得:t = (3)由题知速度大小不同的粒子均要水平通过OM ,其飞出磁场的位置均应在ON 的连线上,故磁场范围的最小面积S ?是速度最大的粒子在磁场中的轨迹与ON 所围成的面积。扇形 OO N '的面积21 3S R π= OO N ?'的面积为:22 cos30sin 30S R R =??= ' 又S S S ?=-' 联立解得2224m E S q B ?=或22 24(3m E q B π。 2.如图甲所示,两平行金属板接有如图乙所示随时间t 变化的电压U ,两板间电场可看作均匀的,且两金属板外无电场,两金属板长L =0.2 m ,两板间距离d =0.2 m .在金属板右侧边界MN 的区域有一足够大的匀强磁场,MN 与两板中线OO ′垂直,磁感应强度为B ,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子流沿两板中线OO ′连续射入电场中,已知每个粒子速度v 0=105 m/s ,比荷=108 C/kg ,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作是恒定不变的. (1)试求带电粒子射出电场时的最大速度; (2)任意时刻从电场射出的带电粒子,进入磁场时在MN 上的入射点和在MN 上出射点的距离是一确定的值s ,试通过计算写出s 的表达式(用字母m 、v 0、q 、B 表示). 【答案】(1)。方向:斜向右上方或斜向右下方,与初速

高中物理电磁学经典例题

高中物理典型例题集锦 (电磁学部分) 25、如图22-1所示,A、B为平行金属板,两板相距为d,分别与电源两极相连,两板 的中央各有小孔M、N。今有一带电质点,自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上),空气阻力不计,到达N点时速度恰好 为零,然后按原路径返回。若保持两板间的电压不变,则: A.若把A板向上平移一小段距离,质点自P点下落仍能返回。 B.若把B板向下平移一小段距离,质点自P点下落仍能返回。 C.若把A板向上平移一小段距离,质点自P点下落后将穿过 N孔继续下落。 图22-1 D.若把B板向下平移一小段距离,质点自P点下落后将穿过N 孔继续下落。 分析与解:当开关S一直闭合时,A、B两板间的电压保持不变,当带电质点从M向N 运动时,要克服电场力做功,W=qU AB,由题设条件知:带电质点由P到N的运动过程中,重力做的功与质点克服电场力做的功相等,即:mg2d=qU AB 若把A板向上平移一小段距离,因U AB保持不变,上述等式仍成立,故沿原路返回, 应选A。 若把B板下移一小段距离,因U AB保持不变,质点克服电场力做功不变,而重力做功 增加,所以它将一直下落,应选D。 由上述分析可知:选项A和D是正确的。 想一想:在上题中若断开开关S后,再移动金属板,则问题又如何(选A、B)。 26、两平行金属板相距为d,加上如图23-1(b)所示的方波形电压,电压的最大值为U0,周期为T。现有一离子束,其中每个 离子的质量为m,电量为q,从与两板 等距处沿着与板平行的方向连续地射 入两板间的电场中。设离子通过平行 板所需的时间恰为T(与电压变化周图23-1 图23-1(b)

高中物理20种电磁学仪器

高中物理20 种电磁学仪器 1. 电视机原理 1. 电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的. 电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图所示. 磁场方向垂直于圆面. 磁场区的中心为O,半径为r. 当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点. 为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度 B 应为多少? 解析:如图所示,电子在磁场中沿圆弧ab 运动,圆心为O,半径为R,以v 表示电子进入磁= 场时的速度,m、e 分别表示电子的质量和电荷量,则 1 2 eU mv 2 evB 2 mv R 又有tan 2 r R 由以上各式解得: B 1 2mv r e tan 2 2. 电磁流量计 2. 电磁流量计广泛应用于测量可导电液体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道.其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度 B 的匀强磁场,磁场方向垂直前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接,I 表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为() A. I c bR B a B. I b aR B c

C. I cR a B b D. I R bc B a 2. 质谱仪 3. 如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导 入图中所示的容器 A 中,使它受到电子束轰击,失去 一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1 以很小的速度进入电压为U 的加速电场区(初速不 计),加速后,再通过狭缝s2、s3 射入磁感强度为 B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ。最后,分 子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭 缝s3 的细线。若测得细线到狭缝s3 的距离为d,试 导出分子离子的质量m的表达式。 解析:以m、q 表示离子的质量电量,以v 表示离子从狭缝s2 射出时的速度,由功能关系可得 射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得 式中R为圆的半径。感光片上的细黑线到s3 缝的距离d=2R 解得 4. 磁流体发电 3. 磁流体发电是一种新型发电方式,图1 和图 2 是其工作原理示意图。图1 中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为l 、a、b,前后两个侧面是绝缘体,上下两个 侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻R1相连。整个发电导管处于图 2 中磁

高中物理电学实验习题大全(含答案)

电学实验 测定金属的电阻率 1.在“测定金属的电阻率”的实验中,所测金属丝的电阻大约为5,先用伏安法测出该金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。用米尺测出该金属丝的长度L,用螺旋测微器测量该金属丝直径时的刻度位置如图所示。 (1)从图中读出金属丝的直径为______________mm。 (2)实验时,取来两节新的干电池、开关、若干导线和下列器材: A.电压表0~3 V,内阻10 k B.电压表0~15 V,内阻50 k C.电流表0~0.6A,内阻0.05 D.电流表0~3 A,内阻0.01 E.滑动变阻器,0~10 F.滑动变阻器,0~100 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值,电压表应选_______________,电流表应选______________,滑动变阻器选_____________(填序号)。 ②实验中,某同学的实物接线如图所示,请指出该实物接线中的两处明显错误。 错误l:_____________________________;

错误2:_____________________________。 2.为了测量某根金属丝的电阻率,根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径D.电阻R。某同学进行如下几步进行测量: (1)直径测量:该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间,测量结果如图,由图可知,该金属丝的直径d= 。 (2)欧姆表粗测电阻,他先选择欧姆×10档,测量结果如图所示,为了使读数更精确些,还需进行的步骤是。 A.换为×1档,重新测量 B.换为×100档,重新测量 C.换为×1档,先欧姆调零再测量 D.换为×100档,先欧姆调零再测量 (3)伏安法测电阻,实验室提供的滑变阻值为0~20Ω,电流表0~0.6A(内阻约0.5Ω),电压表0~3V(内阻约5kΩ),为了测量电阻误差较小,且电路便于调节,下列备选电路中,应该选择。 3.在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图(a)所示.闭合开关后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):

高中物理电学实验专题知识讲解

物理电学实验专题 一、伏安法测电阻及拓展 1.下表中选出适当的器材,试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。要求方法简捷,R X 两端电压能从0开始变化,要求有尽可能高的精确度。 电流表A 1:量程1mA 内阻约50Ω; 电流表A 2:量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3:量程100A μ 内阻约500Ω;电压表V 1:量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻:R 0=9990Ω; 电流表G :I g =300A μ、R g =10Ω。 滑动变阻器R 1: 阻值约50Ω;额定电流为1A 滑动变阻器R 2: 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组:E=3V ;内阻小但不可忽略; 开关,导线若干 2. 两块电压表测电阻 用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值(900~1000Ω): 电源E ,具有一定内阻,电动势约为9.0V ; 电压表V 1,量程为1.5V ,内阻r 1=750Ω; 电压表V 2,量程为5V ,内阻r 2=2500Ω; 滑线变阻器R ,最大阻值约为100Ω; 单刀单掷开关K ,导线若干。 (1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的3 1 ,试画出测量电阻R x 的 一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。 (2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 (3)若电压表V 1的读数用U 1表示,电压表V 2的读数用U 2表示,则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x =_________________。 3. 两块电流表测电阻 从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,器材代号 规格 电流表(A 1) 量程100mA ,内阻r 1待测(约40Ω) 电流表(A 2) 量程500uA ,内阻r 2=750Ω 电压表(V ) 量程10V ,内阻r 3=10k Ω 电阻(R 1) 阻值约100Ω,作保护电阻用 滑动变阻器(R 2) 总阻值约50Ω 电池(E ) 电动势1.5V ,内阻很小 开关(K ) 导线若干 (2)若选测量数据中的一组来计算r 1,则所用的表达式r 1=________________,式中各符号的意义是____________________________________。 4.现有实验器材如下: 电池E ,电动势约10V ,内阻约1Ω 电流表A 1,量程300mA ,内阻r 1约为5Ω 电流表A 2,量程10A ,内阻r 2约为0.2Ω 电流表A 3,量程250mA ,内阻r 3约为5Ω 电阻箱R 0,最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器R 1,最大阻值100Ω,开关及导线若干 要求用图1所示电路测定图中电流表A 的内阻 (1)在所给的三个电流表中,哪几个可用此电路精确测定其电阻? (2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象,简要写出按电路图的主要连接方法. A A ′ R 1 R 0

高中物理电磁学试题选

高中物理电磁学部分试题选 填空题(把答案填在题中的括号内)。 0.1.1如图3-51所示,在厚金属板M附近放置一个负点电荷Q,比较图中a、b、c三点的 场强E a、E b、E c大小关系为();电势U a、U b、U c高低关系为(). 图3-51 0.1.2带电量为q1、q2,质量分别为m1和m2的两带异种电荷的粒子,其中q1=2q2,m1= 4m2,均在真空中.两粒子除相互之间的库仑力外,不受其它力作用.已知两粒子到某固定点的距离皆保持不变,由此可知两粒子一定做()运动,该固定点距两带电粒子的距离之比L1∶L2=(). 0.1.3在一次雷雨闪电中,两块云之间的电势差均为109V,从一块云移到另一块云的电量 均为30C,则在这次闪电中放出的能量是()J. 0.1.4如图3-52所示,在电场为竖直方向的匀强电场中,质量为m、带电量为-q的质点P, 沿直线AB斜向下运动,直线AB与竖直方向间的夹角为θ,若AB长度为L,则A、B两点间的电势差为(). 图3-52 0.1.5用三个完全相同的金属环,将其相互垂直放置,并把相交点焊接起来成为如图3-53 所示的球形骨架,如整个圆环的电阻阻值为4Ω,则A、C间的总电阻阻值R AC=()。(A、B、C、D、E、F为六个相交焊接点,图中B点在外,D点在内) 图5-53

0.1.6电路如图3-54所示,R1=R3=R,R2=2R,若在b、d间接入理想电压表,读数为 ();若在b、d间接入内阻为R的电压表,读数为()。 图5-54 0.1.7如图3-55所示的图线,a是某电源的U-I图线,b是电阻R的U-I图线,这个电源 的内电阻等于( ),用这个电源和两个电阻R串联成闭合电路,电源输出的电功率等于( )。 图3-55 0.1.8如图3-56所示电路中,已知R1=100Ω,右边虚线框内为黑盒,情况不明,今用电 压表测得U AC=10V,U CB=40V.则A、B间总电阻R AB是( )。 图5-56 0.1.9电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧干前的加热状态,另一种是锅内水烧干 后的保温状态。如图3-57所示是电饭锅电路的示意图,S是感温材料制造的开关,R1是电阻,R2是加热用的电阻丝,那么当开关S接通时,电饭锅所处的工作状态为()。如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的1/9,那么R1/R2=()。 图3-57

(完整版)高中物理电磁学知识点

二、电磁学 (一)电场 1、库仑力:2 2 1r q q k F = (适用条件:真空中点电荷) k = 9.0×109 N ·m 2/ c 2 静电力恒量 电场力:F = E q (F 与电场强度的方向可以相同,也可以相反) 2、电场强度: 电场强度是表示电场强弱的物理量。 定义式: q F E = 单位: N / C 点电荷电场场强 r Q k E = 匀强电场场强 d U E = 3、电势,电势能: q E A 电=?,A q E ?=电 顺着电场线方向,电势越来越低。 4、电势差U ,又称电压 q W U = U AB = φA -φB 5、电场力做功和电势差的关系: W AB = q U AB 6、粒子通过加速电场: 22 1mv qU = 7、粒子通过偏转电场的偏转量: 2 02 2022212121V L md qU V L m qE at y = == 粒子通过偏转电场的偏转角 20 mdv qUL v v tg x y = = θ 8、电容器的电容: c Q U = 电容器的带电量: Q=cU 平行板电容器的电容: kd S c πε4= 电压不变 电量不变

(二)直流电路 1、电流强度的定义:I = 微观式:I=nevs (n 是单位体积电子个数,) 2、电阻定律: 电阻率ρ:只与导体材料性质和温度有关,与导体横截面积和长度无关。 单位:Ω·m 3、串联电路总电阻: R=R 1+R 2+R 3 电压分配 2 12 1R R U U =,U R R R U 2 11 1 += 功率分配 2 12 1R R P P =,P R R R P 2 11 1+= 4、并联电路总电阻: 3 2 1 1111R R R R ++= (并联的总电阻比任何一个分电阻小) 两个电阻并联 2 121R R R R R += 并联电路电流分配 122 1 I R I R =,I 1= I R R R 2 12 + 并联电路功率分配 1 22 1R R P P =,P R R R P 2 12 1+= 5、欧姆定律:(1)部分电路欧姆定律: 变形:U=IR (2)闭合电路欧姆定律:I = r R E + Ir U E += E r 路端电压:U = E -I r= IR 输出功率: = IE -I r = (R = r 输出功率最大) R 电源热功率: 电源效率: =E U = R R+r 6、电功和电功率: 电功:W=IUt 焦耳定律(电热)Q= 电功率 P=IU 纯电阻电路:W=IUt= P=IU 非纯电阻电路:W=IUt > P=IU > S l R ρ=

(完整版)高中物理电磁学优质习题整理

例3-1 【新课标全国Ⅰ】关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()。 A 安培力的方向可以不垂直于直导线 B 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D 将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 例3-2 图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属 导轨,是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端、,导轨两端、, 分别接到两个不流电源上时,便在导轨上滑动。下列说法正确的是()。 A若接正极,接负极,接正极,接负极,则向右滑动B若接正极,接负极,接负极, 接正极,则向右滑动 C若接负极,接正极,接正极,接负极,则向左滑动D若接负极,接正极,接负极,接正极,则向左滑动 例3-3 如图所示,磁感应强度大小为的匀强磁场方向斜向右上方,与水平方向所夹 的锐角为45°。将一个34金属圆环置于磁场中,圆环的圆心为,半径为,两条半径 和0 相互垂直,且沿水平方向。当圆环中通以电流I时,圆环受到的安培力大小为()。 A 2 B 32 CD 2 例3-4 如图所示,边长为的等边三角形导体框是由3根电阻均为 3 的导体棒构成, 磁感应强度为的匀强磁场垂直导体框所在平面,导体框两顶点与电动势为,内阻为 的电源用电阻可忽略的导线相连,则整个线框受到的安培力大小为()。 A 0B3 C2 D 例4-1 如图所示,在倾角为的光滑斜面上,垂直斜面放置一根长为、质量为的直导体棒,当通以图示方向电流I时,欲使导体棒静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强磁场,当外加匀强磁场的磁感应强度的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中,下列说法中正确的是()。 A 此过程中磁感应强度逐渐增大 B 此过程中磁感应强度先减小后增大 C 此过程中磁感应强度的最小值为sin D 此过程中磁感应强度的最大值为 tan 例4-2 【上海卷】如图所示,质量为、长度为的直导线用两绝缘细线悬挂于、′, 并处于匀强磁场中,当导线中通以沿正方向的电流,且导线保持静止时悬线与 竖直方向夹角为。磁感应强度方向和大小可能为()。 A 正向,tan B 正向, C 负向,tan D 延悬线向上,sin 例4-3 【新课标全国Ⅰ卷】如图,一长为10 的金属棒用两个完全相同的弹 簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为0.1 ,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端 与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 的电池相连,电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 ;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 ,重力加速度大小取10 / 2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并 求出金属棒的质量。 例5-1 如图所示,一个长方形线框静止放在同一平面内直导线附近,线框可以自由移动, 直导线固定不动。当直导线和线框中分别通以图示方向的恒定电流′和时,则线框的受 力情况和运动情况是()。 A 线框四个边受到安培力的作用 B 线框仅左边和右边受到安培力 C 线框向左运动 D 线框向右运动

高中物理电学经典试题

高中物理电学经典试题

实验:电表的改装 基础过关:如果某电流表内阻为R g Ω,满偏电流为I g uA ,要把它改装为一个UV 的电压表,需 要_____联一个阻值为________________Ω的电阻;如果要把它改装为一个IA 的电流表,则应____联一个阻值为_ ______________Ω的电阻. 1.电流表的内阻是R g =200Ω,满刻度电流值是I g =500微安培,现欲把这电流表改装成量程为1.0V 的电压表,正确的方法是 [ ] A .应串联一个0.1Ω的电阻 B .应并联一个0.1Ω的电阻 C .应串联一个1800Ω的电阻 D .应并联一个1800Ω的电阻 2.(2011年临沂高二检测)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程.已知某一表头G ,内阻R g =30 Ω,满偏电流I g =5 mA ,要将它改装为量程为0~3 A 的电流表,所做的操作是( ) A .串联一个570 Ω的电阻 B .并联一个570 Ω的电阻 C .串联一个0.05 Ω的电阻 D .并联一个0.05 Ω的电阻 3.如图2-4-17所示,甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流表G 和一个变阻器R 组成,下列说法正确的是( ) A .甲表是电流表,R 增大时量程增大 B .甲表是电流表,R 增大时量程减小 C .乙表是电压表,R 增大时量程增大 D .乙表是电压表,R 增大时量程减小 4.用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电压表.将它们串联起来接入电路中,如图2-4-21所示,此时( ) A .两只电表的指针偏转角相同 B .两只电表的指针都不偏转 C .电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D .电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 5.(2011年黄冈高二检测)已知电流表的内阻R g =120 Ω,满偏电流I g =3 mA ,要把它改装成量程是6 V 的电压表,应串联多大的电阻?要把它改装成量程是3 A 的电流表,应并联多大的电阻? 6、用相同的灵敏电流计改装成量程为3V 和15V 两个电压表,将它们串联接人电路中,指针偏角之比为______,读数之比________。用相同电流计改装成0.6A 和3A 的两个电流表将它们并联接入电路中,指针偏角之比_______,读数之比_________. 7.一只电流表,并联0.01Ω的电阻后,串联到电路中去,指针所示0.4A ,并联到0.02Ω的电阻后串联 到同一电路中去(电流不变),指针指示0.6A 。则电流表的内阻R A =_______Ω 8.在如图所示的电路中,小量程电流表的内阻为100Ω满偏 电流为 1mA,R 1=900ΩR 2=999100 Ω.(1)当S 1和 S 2均断开时,改装所成的表是什么表?量程多大?(2)当S 1和 S 2均闭合时,改装所成的表是什么表?量程多 大? 9.一电压表由电流表G 与电阻R 串联而成,如图所示,若在使用中发现此电压表计数总比准确值稍小一些,可以加以改正的措施是 10、有一量程为100mA 内阻为1Ω的电流表,按如图所示的电路改 装,量程扩大到1A 和10A 则图中的R 1=______ G R 2 R 1 S 1 S 2 R G G 公共 10A 1A R 1 R 2

高中物理电磁学知识点梳理2

高中物理知识点梳理 电磁学部分: 1、基本概念: 电场、电荷、点电荷、电荷量、电场力(静电力、库仑力)、电场强度、电场线、匀强电场、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容器、电容、电流强度、电压、电阻、电阻率、电热、电功率、热功率、纯电阻电路、非纯电阻电路、电动势、内电压、路端电压、内电阻、磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力、磁感线、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、自感现象、自感电动势、正弦交流电的周期、频率、瞬时值、最大值、有效值、感抗、容抗、电磁场、电磁波的周期、频率、波长、波速 2、基本规律: 电量平分原理(电荷守恒) 库伦定律(注意条件、比较-两个近距离的带电球体间的电场力) 电场强度的三个表达式及其适用条件(定义式、点电荷电场、匀强电场) 电场力做功的特点及与电势能变化的关系 电容的定义式及平行板电容器的决定式 部分电路欧姆定律(适用条件) 电阻定律 串并联电路的基本特点(总电阻;电流、电压、电功率及其分配关系) 焦耳定律、电功(电功率)三个表达式的适用范围 闭合电路欧姆定律 基本电路的动态分析(串反并同) 电场线(磁感线)的特点 等量同种(异种)电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点 常见电场(磁场)的电场线(磁感线)形状(点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场、条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流、通电螺线管) 电源的三个功率(总功率、损耗功率、输出功率;电源输出功率的最大值、效率) 电动机的三个功率(输入功率、损耗功率、输出功率) 电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线(图像及其应用;注意点、线、面、斜率、截

高中【物理】高中物理电磁学所有概念-知识点-公式

高中物理电磁学所有概念-知识点-公式 十、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)} 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量} 5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)} 6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)} 7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)} 9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)} 10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值} 11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电 势差)(V)} 13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数) 常见电容器〔见第二册P111〕 14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E =U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m 注:

高中物理20种电磁学仪器

高中物理20种电磁学仪器 1.电视机原理 1.电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O,半径为r.当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B应为多少? 解析:如图所示,电子在磁场中沿圆弧ab运动,圆心为O,半径为R,以v表示电子进入磁=场时的速度,m、e分别表示电子的质量和电荷量,则 1 2 eUmv 2 evB 2 mv R 又有tan 2 r R 由以上各式解 得: B 12mv re tan 2 2.电磁流量计 2.电磁流量计广泛应用于测量可导电液体(如污水)在管中的流量(在单位 时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图所示的横 截面为长方形的一段管道.其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流 量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金 属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度B的匀强磁场,磁场方向垂直前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为() A. Ic bR Ba B. I b aR Bc

C.IcRa Bb D.IRbc Ba 3.质谱仪 3.如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去 一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1 以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不 计),加速后,再通过狭缝s2、s3射入磁感强度为B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ。最后,分 子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭 缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d,试 导出分子离子的质量m的表达式。 解析:以m、q表示离子的质量电量,以v表示离子从狭缝s2 射出时的速度,由功能关系可得 射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得 式中R为圆的半径。感光片上的细黑线到s3缝的距离d=2R 解得 4.磁流体发电 4.磁流体发电是一种新型发电方式,图1和图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻R1相连。整个发电导管处于图2中磁

高中物理电学试题及答案(经典)

高中物理电学试题及答案 一、选择题(25×4=100分) 1、如图,A、B是两个带电量为+Q和-Q的固定的点电荷,现将另一个点电荷+q从A 附近的A附近的a沿直线移到b,则下列说法中正确的是: A、电场力一直做正功 B、电场力一直做负功 C、电场力先做正功再做负功 D、电场力先做负功再做正功 2、在第1题的问题中,关于电势和电势能下列说法中正确的是: A、a点比b点的电势高,电荷+q在该点具有的电势能大 B、a点比b点的电势高,电荷+q在该点具有的电势能小 C、{ D、a点和b点的电势一样高,电荷+q在两点具有的电势能相等 E、a点和b点电势高低的情况与电荷+q的存在与否无关 3、如图所示,两个完全相同的金属小球用绝缘丝线悬挂在同一 位置,当给两个小球带有不同电量的同种电荷,静止时,两 小球悬线与竖直线的夹角情况是: A、两夹角相等 B、电量大的夹角大 C、电量小的夹角大 D、无法判断 4、在第3题的问题中若将两小球互相接触一下再静止时应是: A、夹角都增大,但不一定再相等 B、夹角仍为原值 C、夹角有增大和减小,但两夹角的和不变 D、夹角都增大了相同的值 5、如图所示,这是一个电容器的电路符号,则对于该电容器的正确说法是: A、是一个可变电容器 B、) C、有极性区别,使用时正负极不能接错 D、电容值会随着电压、电量的变化而变化 E、由于极性固定而叫固定电容 6、如图所示的电路,滑动变阻器的电阻为R,其两个固定接 线柱在电压恒为U的电路中,其滑片c位于变阻器的中点, M、N间接负载电阻R f=R/2,,关于R f的电压说法正确的是: A、R f的电压等于U/2 B、R f的电压小于U/2 C、R f的电压大于U/2 D、R f的电压总小于U 7、在第6题的问题中,如果将滑动变阻器b端断开,则关于 R f的电压变化范围说法正确的是: A、U/2-U B、0-U C、U/3-U D、0-U/2 8、如图所示的电路中,当变阻器R的阻值增加时,关于通过电源的电流和路端电压说法正 确的是: A、通过电源的电流I将增大 B、! C、通过电源的电流I将减小 D、路端电压将增大 E、路端电压将减小 9、在第7题的问题中,关于通过R的电流和R两端的电压说法正确的是: A、R两端的电压将增大 B、R两端的电压将减小

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