问题 计算题

如图所示装置,导体棒AB,CD在相等的外力作用下,沿着光滑的轨道各朝相反方向以0.lm/s的速度匀速运动。匀强磁场垂直纸面向里,磁感强度B=4T,导体棒有效长度都是L=0.5m,电阻R=0.5Ω,导轨上接有一只R′=1Ω的电阻和平行板电容器,它的两板间距相距1cm,试求:

(l)电容器及板间的电场强度的大小和方向;

(2)外力F的大小。

答案

见解析

【错解分析】错解一:

导体棒CD在外力作用下,会做切割磁感线运动,产生感应电动势。对导体棒AB在力F的作用下将向右做切割磁感线运动,根据右手定则可以判断出感应电动势方向向上,同理可分析出导体棒CD产生的感应电动势方向向下,对整体回路来说产生的电动势总和为,Uab=0,所以电容器两极板ab上无电压,极板间电场强度为零。

错解二:

求出电容器的电压是求电容器板间的电场强度大小的关键。由图11-7看出电容器的b板,接在CD的C端导体CD在切割磁感线产生感应电动势,C端相当于电源的正极,电容器的a接在AB的A端。导体棒AB在切割磁感线产生感应电动势,A端相当于电源的负极。导体棒AB,CD产生的电动势大小又相同,故有电容器的电压等于一根导体棒产生的感应电动势大小。

UC=BLv=4×0.5×0.l=0.2(V)

根据匀强电场场强与电势差的关系

由于b端为正极,a端为负极,所以电场强度的方向为b→a。

错解一:根据右手定则,导体棒AB产生的感应电动势方向向下,导体棒CD产生的感应电动势方向向上。这个分析是对的,但是它们对整个导体回路来说作用是相同的,都使回路产生顺时针的电流,其作用是两个电动势和内阻都相同的电池串联,所以电路中总电动势不能相减,而是应该相加,等效电路图如图所示。

错解二:虽然电容器a板与导体AB的A端是等势点,电容器b板与导体CD的C端是等电势点。但是a板与b板的电势差不等于一根导体棒切割磁感线产生的电动势。a板与b板的电势差应为R′两端的电压。

【正解】导体AB、CD在外力的作用下做切割磁感线运动,使回路中产生感应电流。

电容器两端电压等于R′两端电压UC= ="I" =0.2×1=0.2(V)

根据匀强电场的强度公式

回路电流流向D→C→R′→A→B→D。所以,电容器b极电势高于a极电势,故电场强度方向b→a。

【点评】从得数上看,两种计算的结果相同,但是错解二的思路是错误的,错在电路分析上。避免错误的方法是在解题之前,画出该物理过程的等效电路图,然后用电磁感应求感应电动势,用恒定电流知识求电流、电压和电场知识求场强,最终解决问题。

材料题

阅读材料并结合所学知识,回答下列问题。

材料一  水上武装力量在西方谓之海军,在古代中国则称为水师。两种不同的称谓背后代表着两种截然不同的文明传统。两千多年前,地中海孕育了希腊雅典舰队、罗马舰队、威尼斯舰队等强大舰队,成为近代海军的摇篮,导致海权意识的早熟。    ——摘编自《世界海军发展史略》

材料二  随着15世纪晚期至18世纪“大航海”时代的到来,近代海权思想兴起。1537年,拥有强大舰队的西班牙创建了世界上第一支海军陆战队。16世纪末英国蕾莱爵士更直截了当地指出:“谁控制了海洋,谁就控制了世界贸易;谁控制了世界贸易,谁就控制了世界。”美国海军理论家马汉在1890年出版的《制海权对历史的影响》一书中进一步指出,海上力量决定国家力量,谁能有效控制海洋,谁就能成为世界强国;要控制海洋,就要有强大的海军和足够的海军基地,以确保对世界重要战略海道的控制;要重视“海上交通线”、“中央位置”和“内线”。马汉也被后人公认为海权论的鼻祖。                                     ——摘编自《世界海军发展史略》  

材料三 19世纪70年代,清统治集团内部展开了海防问题的大讨论。直隶总督李鸿章以变局观分析了中国面对“数千年来未有之强敌”,认为“居今日而欲整顿海防,舍变法与用人,别无下手之方”。1875年清廷发布上谕,称“海防关系紧要,既为目前当务之急,又属国家久远之图”,正式决定创办近代海军,任命李鸿章、沈葆桢分别督办北洋、南洋海防事宜。自是年起,清政府先后向英法两国订购军舰,并在江南制造总局、福州船政局自造军舰。1876年起陆续派遣学生分赴英法各国学习海军,又在沿海一带陆续开设海军学堂,学习英文、几何、代数、驾驶、天文、海图、算法等诸务。     ——摘编自《清朝通史》

(1)结合材料一及所学知识简要分析,为什么地中海成为海军和海权意识的摇篮。“在工业文明席卷全球之前,曾经有过漫长的农业文明全球化进程,而主导这一历史进程的正是中国”你是否认同这一观点?用事实说明你的观点。

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(2)依据材料二指出,近代海权论的核心内容是什么?结合近代历史知识概括海权思想兴起的历史背景。

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(3)结合有关知识分析促进中国近代海军产生的主客观因素,依据材料三中筹划海防的目的和采取的具体措施,简要评价清政府的决策。

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(4)1953年2月,毛 * * 视察海军时提出:“我们一定要建立强大的海军”。进入新世纪,胡 * * 提出:“建设一支与履行新世纪新阶段我军历史使命要求相适应的强大的人民海军。”你认为,新时期人民海军所肩负的历史使命应有怎样的发展变化?

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单项选择题 A2型题