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(满分12分)如图所示,宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上,框架的上端接有一特殊的电子元件,如果将其作用等效成一个电阻,则其阻值与其两端所加的电压成正比,即等效电阻6ec8aac122bd4f6e,式中k为恒量。框架上有一质量为m的金属棒水平放置,金属棒与光滑框架接触良好,离地高为h,磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放,棒沿框架向下运动。其它电阻不计,问:

(1)金属棒运动过程中,流过棒的电流多大?方向如何?

(2)金属棒经过多长时间落到地面?

(3)金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能多大?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

答案:
(1),方向水平向右 (2) (3) 【解析】  (1)(4分)在棒运动过程中,流过电阻R的电流大小为 ;                            ①    (2分) 电流方向水平向右(从a→b)。        (1分) (2)(6分)在运动过程中金属棒受到的安培力为 对金属棒运用牛顿第二定律,                           ③    (1分) 得    恒定,金属棒作匀加速直线运动;(2分) 设金属棒经过时间t落地,有                                   ④ 解得:        ⑤    (2分) (3)(4分)设金属棒落地时速度大小为v,有    (2分) 根据动能定理,有                        ⑥ 得    (2分) 另解:金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能等于克服安培力所做的功,即       ⑦           (4分)
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由于实验室中矩形玻璃砖数量不够,部分同学须改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”实验,实验步骤如下:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

a.如右图先在一张白纸上作出相互垂直的直线ab和a/b/ ,以ab和a/b/作为三棱镜的两个界面,并在直线ab上标出O点.

b.描出P3、P4的位置.

c.将三棱镜放在白纸上,使短边跟ab对齐,长边跟a/b/对齐,画出斜边bb/

d.在长边a/b/的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像完全被P2的像挡住.

e.在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的 像,P4挡住P1、P2的像及P3

f.过O点作一垂直于ab的线段OA,在OA上垂直纸面插上两枚大头针P1、P2

g.移去三棱镜和大头针,连接P3、P4交a/b/于点O/,作过O/与a/b/垂直的直线MN.

h.作出光路图,计算折射率n.

根据上面叙述回答下列问题:

①正确实验步骤顺序为              

②请在图中画出准确完整的光路图。

③请根据图中所给数据,求出该玻璃的折射率n=              

(2)某同学在做完测定玻璃折射率的实验后,突发奇想,他说受到实验中光路侧移的启示,设计了一个厚度检测仪,可以用来检测玻璃厚度是否均匀,原理大致是:如图所示,取一块厚度均匀的矩形玻璃砖摆放好,固定的一束激光AO以不变的入射角θ1照射到MN表面,折射后从PQ面射出,最后出射光线照射到光电管C上,光电管C可将光信号转变为电信号,如右图所示,依据激光束在C上移动的距离,可确定玻璃砖厚度的变化,若某次检测中发现光斑在C上左移了Δs,则此玻璃砖的厚度与原来相比变            (填“厚”或“薄”)。

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