问题 计算题

如图所示,质量为0.05kg,长l=0.1m的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬挂在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.5T.不通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流多大?(不考虑棒摆动过程中产生的感应电流,g取10N/kg)

同学甲的解法如下:对铜棒受力分析如图所示:

当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡,有:

FTcosθmgFTsinθFBIl

I==A=7.5A

同学乙的解法如下:

F做功:WFFx1BIlsin37°×lsin37°=BI(lsin37°)2

重力做功:

WG=-mgx2=-mgl(1-cos37°)

由动能定理得:WFWG=0

代入数据解得:I=A≈5.56A

请你对甲、乙两同学的解法作出评价:若你对两者都不支持,则给出你认为正确的解答.

答案

评价见解析 3.33A

甲同学的错误原因:认为物体速度为零时,一定处于平衡位置,或者认为偏角最大时为平衡位置.

乙同学的错误原因:将安培力表达式误写为

FBIlsin37°,应为:FBIl.

正确的解法如下:铜棒向外偏转过程中

F做功:WFFx1BIl×lsin37°

重力做功:

WG=-mgx2=-mgl(1-cos37°)

由动能定理得:WFWG=0

代入数据解得:I=A≈0.33A.

实验题

三氯化磷(PCl3)是一种重要的有机合成催化剂。实验室常用红磷与干燥的Cl2制取PCl3,装置如下图所示。

已知:红磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷), POCl3溶于PCl3,PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl。PCl3、POCl3的熔沸点见下表。

物质熔点/℃沸点/℃
PCl3-11275.5
POCl32105.3
请答下面问题:

(1)B中所装试剂是      ,F中碱石灰的作用是       

(2)实验时,检查装置气密性后,向D装置的曲颈甑中加入红磷,打开K3通入干燥的CO2,一段时间后,关闭K3,加热曲颈甑至上部有黄色升华物出现时通入氯气,反应立即进行。通干燥CO2的作用是           

(3)实验制得的粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入红磷加热除去PCl5后,通过     (填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3

(4)C装置中的K1、K2的设计也出于类似的目的,为了达到这一实验目的,实验时与K1、K2有关的操作是                     

(5)实验后期关闭K1,打开K2,将气体通入C装置中发生反应,反应后的溶液为X。某同学设计实验来确定溶液X中含有的某些离子,请补充完成实验步骤和现象。

实验步骤实验现象实验结论
 溶液X中含有Na+
 溶液X中含有Cl-
 

(5)玻璃管之间的连接需要用到胶皮管,连接的方法是:先把        ,然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。甲同学将装置A的示意图画成右图,该示意图中明显的错误是     

单项选择题