1 . 在物理课外实验探究活动中，某小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒定，为定值电阻，为额定电压是小灯泡，其关系的部分数据如图乙所示，为长、阻值均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重的圆球。闭合开关，无风时，下垂并与A端接触，此时电流表示数为；有风时，绕悬挂点转动，风对球的作用力方向始终水平向右，已知为，始终与接触良好且摩擦忽略不计。求：
（1）电流表示数为，灯泡的电阻为多少？
（2）无风时消耗的电功率？
（3）有风时，为防止灯泡烧坏（其两端电压不超过额定电压），允许风对球施加的最大作用力为多少？（可看做以为支点的杠杆）
   

2 . 宏观问题是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
(1)如图所示，一段长为L、横截面积为S的圆柱形金属导体，在其两端加上恒定电压，金属导体中产生恒定电流I。已知该金属导体中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m、电量为e。
a、请根据电流的定义，求金属导体中自由电子定向移动的平均速率v。
b、经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的驱动下开始定向移动，然后与导体中可视为不动的粒子碰撞，碰撞后电子沿导体方向定向移动的速率变为零，然后再加速、再碰撞……，自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的就是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设自由电子连续两次碰撞的平均时间间隔为t₀，碰撞时间不计，不考虑自由电子之间的相互作用力。请根据以上描述构建物理模型，推导金属导体两端电压U的大小和金属导体的电阻R。
(2)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面，逐渐降低温度使超导环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，此后若环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。为探究该圆环在超导状态的电阻率上限，研究人员测得撤去磁场后环中电流为I，并经过一年多的时间t未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化，其中ΔII，当电流的变化小于ΔI时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化。设该超导圆环粗细均匀，环中单位体积内参与导电的电子数为n，电子质量为m、电荷量为e，环中定向移动的电子减少的动能全部转化为圆环的内能。试用上述给出的各物理量，推导出的表达式。

3 . 某实验小组利用如图甲所示的电路描绘标有“2.5V字样小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的R-U图像并测定小灯泡额定功率P_额。实验所用器材如下：小灯泡Q（额定电压2.5V）；电池组E（电动势为4.5V，内阻很小）；电压表V（量程3V，内阻约3k）；滑动变阻器R′（阻值范围0～10）；电阻箱R₀（阻值范围0~999.9Ω）；单刀开关S₁；单刀双掷开关S₂。

请完成以下问题：
（1）请将图甲所示的电路图补充完整_________；
（2）实验步骤如下：
A.将R′的滑片P移至b端；
B.将S₂与1端接通，闭合S₁，适当调节P位置，使电压表读数为某一值U₁；
C.保持P位置不变，将S₂与2端接通，调节R₀，当电压表读数为________时，读出电阻箱R₀的值R₁，将此值作为电压U₁时小灯泡的电阻值；
D.重复步骤B、C，记录多组电压表读数U及对应的电阻箱读数R；
E.断开S₁，整理好器材。
（3）该实验小组已将实验中记录的各组小灯泡灯丝电阻R和对应U的数据在如图乙所示的R-U图像中正确地描好点，请你在图乙中描绘出R-U图线_________；

（4）在正常发光情况下，小灯泡的电功率P_额=________W（计算结果保留两位有效数字）。

4 . 如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形线框，以速度v垂直磁场方向从图示实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为。则下列说法正确的是（　　）

A．在位置Ⅱ时线框中的电功率为	B．在位置时Ⅱ的加速度为
C．此过程中安培力的冲量大小为	D．此过程中通过线框导线横截面的电荷量为

5 . 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．如图所示：一段横截面积为S、长为l的金属电阻丝，单位体积内有n个自由电子，每一个电子电量为e．该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势差为U，假设自由电子定向移动的速率均为v．

（1）求导线中的电流I；
（2）有人说“导线中电流做功，实质上就是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功”．这种说法是否正确，通过计算说明．
（3）为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量．若已知该导线中的电流密度为，导线的电阻率为，试证明： ．

6 . 大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随距地面高度的增加而增大，可以把离地面50km以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体(即电阻率较大的物质)；离地面50km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体，地球本身带负电，其周围空间存在电场。离地面h＝50 km处与地面之间的电势差约为U＝3.0×10⁵ V。由于电场的作用，地球处于放电状态。但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变(可视为匀强电场)，统计表明，雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为q＝1800C，已知地球半径r＝6400 km。下列说法正确的是（　　）

A．离地面越近电势越高	B．大气层的电场强度约为6×103 V/m
C．地球漏电功率约为6×107 W	D．大气电阻率ρ约为2×1012 Ω·m

7 . 一个细小金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直下落，磁感线的分布情况如图，其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上．开始时圆环的磁通量为 ，圆环磁通量随下落高度y变化关系为Φ=Φ₀（1+ky）（k为比例常数，k>0）．金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度．该金属环的收尾速度为v，已知金属圆环的电阻为R，忽略空气阻力，关于该情景，以下结论正确的有(        )

A．金属圆环速度稳定后，△t时间内，金属圆环产生的平均感应电动势大小为kΦ0v

B．金属圆环速度稳定后金属圆环的热功率P=（kΦ0v）2/Rg

C．金属圆环的质量m=（kΦ0）2v/R

D．金属圆环速度稳定后金属圆环的热功率P=（kΦ0v）2/R

8 . 已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，在有磁场时电阻很大，并且磁场越强阻值越大，为了探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源电动势E和内阻r不变，在没有磁场时，条件变阻器R使电灯发光，当探测装置从无磁场区进入强磁场区（设电灯L不会烧坏），则（   ）

A．电灯L变亮

B．电流表示数增大

C．变阻器R的功率增大

D．磁敏电阻两端的电压减小