【知识点详解】
1. **欧姆表工作原理**
- 欧姆表是一种测量电阻的仪器,基于电流表和电源组成。在这个练习中,提到的欧姆表使用了一个电流表(满偏电流Ig=300 μA,内阻Rg=100 Ω),一个可变电阻R(最大值10 kΩ)和一个电池(电动势E=1.5 V,内阻r=0.5Ω)。
- 欧姆表的调零过程是通过调整可变电阻R使得电流表满偏,即Ig=g(ERR+r),其中g为电流表的灵敏度。
- 测量电阻Rx时,当指针位于刻度盘中央,电流为Ig/2。此时,有Rx=(E-IgRg)/(2Ig)=E/(2g)-Rg,代入数值解得Rx=5 kΩ。
2. **电阻率和电阻的测量**
- 圆台状匀质合金棒的电阻与其电阻率ρ、长度L以及两底面直径d和D有关。在实验中,使用游标卡尺测量了这些物理量,并利用电阻定律R=ρLS进行计算,其中S为截面积。
- 游标卡尺读数时,需要注意单位和精度,例如L=9.940 cm。
- 实验电路中,要区分外接法和内接法,以避免测量误差。图中显示的电路连接错误是⑥号导线,应该是采用限流接法。
- 实验结果显示,电阻R满足R^2=Rd·RD的关系,通过公式R=ρ·L/(π(D^2-d^2)/4)可以推导出圆台状合金棒的电阻。
3. **电磁感应与能量转化**
- 当金属棒EF在磁场中沿倾斜导轨下滑时,会产生感应电动势并形成电流,导致安培力。棒在加速和匀速阶段受到的力会影响其运动状态。
- 根据牛顿第二定律和安培力公式F安=BIL,可以求出最大速度vm。
- 在整个过程中,棒的机械能转化为电能和内能,其中电能最终全部转化为内能。通过能量守恒定律可以计算内能的转化量。
4. **回旋加速器**
- 回旋加速器利用磁场使带电粒子做圆周运动,同时利用电场在每次粒子经过狭缝时加速。
- 粒子轨道半径与其动能和磁感应强度B有关,因此第2次和第1次经过狭缝后的轨道半径之比可以通过动能变化来计算。
- 粒子加速时间与加速电压U、磁感应强度B和粒子的质量m、电量q有关,需要考虑粒子在D形盒中加速的周期性。
- 实际使用中,加速器性能受限于最大磁感应强度Bm和加速电场频率fm,这两个参数的限制影响了粒子的最大能量。
总结,以上内容涵盖了欧姆表的工作原理、电阻的测量、电磁感应现象及其能量转化,以及回旋加速器的工作机制,这些都是高中物理电磁学的重要知识点。通过这些知识点的学习,学生能够理解和应用物理原理解决实际问题。