【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)的直角坐標系xoy,其第一、三象限內(nèi)存在水平向右的勻強電場,第四象限內(nèi)存在豎直向上的勻強電場,場強大小均相等但未知。若在第三象限加上垂直xoy平面的磁場,可使質(zhì)量為m、帶電量為+q的油滴以初速度v0沿直線AO運動,直線AO與y軸負半軸的夾角為45°,重力加速度為g,求:
(1)勻強電場場強大小及第三象限所加磁場的方向;
(2)油滴第一次經(jīng)過x軸正半軸時與原點O的距離;
(3)若在第四象限加上垂直紙面向外的勻強磁場,可使油滴經(jīng)一次偏轉(zhuǎn)回到第三象限,求所加磁場磁感應強度大小的取值范圍。(答案可保留根號)
【答案】(1) , 磁場方向垂直紙面向里(2) (3)
【解析】
(1)受力分析由平衡條件可求得場強,根據(jù)左手定則可判斷磁場方向;(2)進入第一象限,豎直方向受重力,做豎直上拋運動,水平方向受電場力,做勻加速直線運動,由牛頓第二定律結(jié)合運動學公式可求解;(3)在第四象限,加磁場后油滴做勻速圓周運動,畫出臨界情況的示意圖,由牛頓第二定律、運動學公式、幾何關(guān)系可求解最大磁感應強度.
(1)油滴受力如圖所示,則有:
解得:
由左手定則知:磁場方向垂直紙面向里
(2)進入第一象限,豎直方向受重力,再次回到x軸的時間:
水平方向受電場力,做勻加速直線運動
由牛頓第二定律得:qE=max
水平位移:
解得:
(3)在第四象限,qE=mg,加磁場后油滴做勻速圓周運動,油滴向左下側(cè)偏轉(zhuǎn),臨界情況如圖所示:
合速度大小為:
設速度與x軸正方向的夾角為θ,則有:
由幾何關(guān)系得:R+Rsinθ=x
得:
又:
得:
即所加磁場磁感應強度大小的取值范圍為:
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【題目】某同學測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,現(xiàn)有待測電池、電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器(阻值0~10Ω,額定電流2A)、開關(guān)各一個、導線若干。為了防止實驗測量時數(shù)據(jù)過密(即要求電壓變化范圍相對大一些),另外還配有一個定值電阻R0(阻值為1Ω、額定功率為5W)。
(1)請按照圖甲設計的電路圖用筆畫線將圖乙實物電路圖補充完整______。
(2)該同學按照要求連接好電路并進行實驗,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖13所示的U-I圖像,則電源的電動勢E=______V,電源內(nèi)阻r=_____Ω。
(3)在上述實驗過程中存在系統(tǒng)誤差。在圖所繪圖像中,虛線代表沒有誤差情況下,電壓表兩端電壓的真實值與通過電源電流真實值關(guān)系的圖像,實線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖像,則圖14中能正確表示二者關(guān)系的是______(選填選項下面的字母)。
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【題目】如圖所示電路中,定值電阻R1=4Ω,R2=2Ω,滑動變阻器的最大阻值為10Ω,輸入的電流I1=1A,I2=2A.檢測時發(fā)現(xiàn)a點電勢為0,b點電勢為4V,則下列說法正確的是( 。
A. 流過電流表的電流為1A,方向向右
B. 滑動變阻器的滑片置于中間位置時,圖示部分的等效電阻為Ω
C. 向左移動滑動變阻器的滑片時接入電路中的電阻變小
D. 改變滑動變阻器的滑片的位置,不影響通過電阻R2的電流
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【題目】如圖所示,光滑絕緣水平軌道上有三點A、B、C,A、C兩點關(guān)于B點對稱。在B點正上方h高度處的P點固定一個帶電量為+Q的點電荷,P、A、C三點間距離相等。如果取無窮遠處電勢為零,則點電荷產(chǎn)生的電場在A點的電勢為φ.現(xiàn)在A點置一可視為質(zhì)點的物塊并給其一個初速度v0,物塊沿軌道向右運動到B點時速度大小為v,物塊所帶正電荷的電荷量為q且運動過程中電荷量不變,k為靜電力常量,下列說法正確的是( 。
A. 物塊在C點的電勢能為Qφ
B. 點電荷產(chǎn)生的電場在A點的電場強度大小為
C. 物塊在B點時受到軌道的支持力大小為
D. 點電荷產(chǎn)生的電場在B點的電勢為
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【題目】如圖所示,質(zhì)量m1=1kg的木板靜止在傾角為θ=30°足夠長的、固定的光滑斜面上,木板下端上表而與半徑R=m的固定的光滑圓弧軌道相切圓弧軌道最高點B與圓心O等高.一質(zhì)量m2=2kg、可視為質(zhì)點的小滑塊以v0=15m/s的初速度從長木板頂端沿木板滑下已知滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)u=,木板每次撞擊圓弧軌道時都會立即停下而不反彈,最終滑未從木板上端滑出,取重力加速度g=10m/s2.求
(1)滑塊離開圓弧軌道B點后上升的最大高度;
(2)木板的最小長度;
(3)木板與圓弧軌道第二次碰撞時損失的機械能。
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【題目】智能手機的普及使“低頭族”應運而生。低頭時,頸椎受到的壓力會增大(當人體直立時,頸椎所承受的壓力等于頭部的重量),F(xiàn)將人體頭頸部簡化為如圖所示的模型:重心在頭部的P點,在可繞O轉(zhuǎn)動的頸椎OP(輕桿)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下處于靜止。當?shù)皖^時,若頸椎與豎直方向的夾角為45°,PQ與豎直方向的夾角為53°,此時頸椎受到的壓力與直立時頸椎受到壓力的比值為(sin53°=0.8,cos53°=0.6)
A. 4B. 5C. 5D. 4
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【題目】如圖所示,斜面上從A點水平拋出的小球落在B點,球到達B點時速度大小為v,方向與斜面夾角為α。現(xiàn)將小球從圖中斜面上C點拋出,恰能水平擊中A點,球在C點拋出時的速度大小為v1方向與斜面夾角為β。則
A. β =α,v1<v
B. β =α,v1=v
C. β>α,v1>v
D. β<α,v1<v
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【題目】如圖所示,豎直放置的U形管左端封閉,右端開口,左、右兩管的橫截面積均為2cm2,在左管內(nèi)用水銀封閉一段長為20cm、溫度為27℃的空氣柱(可看成理想氣體),左右兩管水銀面高度差為15cm,外界大氣壓為75cmHg。
①若向右管中緩慢注入水銀,直至兩管水銀面相平,求在右管中注入水銀的體積V(以cm3為單位);
②在兩管水銀面相平后,緩慢升高氣體的溫度,直至封閉空氣柱的長度為開始時的長度,求此時空氣柱的溫度T。
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【題目】某同學要把一個量程為300μA,內(nèi)阻約為100Ω的直流電流計G,改裝成量程范圍是0~3V的直流電壓表。
(1)按如圖1所示電路,用半偏法測定電流計G的內(nèi)電阻Rg。電源電動勢為6V,內(nèi)阻不計。在以下器材中,可變電阻R1應選用______;可變電阻R2應選用______。(選填器材前的字母)
A.電阻箱(0~999.9Ω)
B.滑動變阻器(0~200Ω)
C.電位器(一種可變電阻,與滑動變阻器相當,0~47kΩ)
(2)該同學在開關(guān)斷開情況下,檢查電路連接無誤。
a.后續(xù)的實驗操作步驟依次是_________,最后記錄R2的阻值并整理好器材。(請按合理的實驗順序,選填下列步驟前的字母)
A.將R1的阻值調(diào)至最大
B.閉合K2調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
C.閉合K1調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
b.若實驗記錄R2的阻值為112.0Ω,則可測得電流計G的內(nèi)阻Rg=_________Ω。
(3)測得電流計G的內(nèi)阻后,要將其改裝成量程為3V的電壓表,應將其_____聯(lián)(選填“串”或“并”)一個電阻R3,R3=_______Ω。
(4)按照上述方法將電流計G與電阻R3改裝成一電壓表后,用比改裝電壓表分度值更小的標準電壓表V0進行校準。
a.請你完成方框圖2中的校準電路圖__________;
b.利用校準電路,該同學將量程中的各個刻度都校準一遍,可得到30組Ux(改裝電壓表讀數(shù))、ΔUx(改裝電壓表讀數(shù)Ux與標準表讀數(shù)U的差值,即ΔUx = Ux -U)。以Ux為橫坐標,ΔUx為縱坐標,將相鄰兩點用直線連接,做出呈折線狀的曲線,如圖3所示,這條曲線我們稱為校準曲線。當使用這塊表測量時,就可以根據(jù)校準曲線對各數(shù)據(jù)點進行校準,從而獲得更高的精度。若改裝電壓表測量結(jié)果為2.50V時,電壓更精確的值應為_______V。
(5)在校準電壓表時,該同學利用了“并聯(lián)電路各支路兩端電壓總相等”的電路特點。實際上,在恒定電流電路內(nèi),各處的電荷分布是穩(wěn)定的,穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生了一種恒定電場,這種恒定電場與靜電場的性質(zhì)基本相同,這成為我們認識電路問題的基礎。請判斷“并聯(lián)電路各支路兩端電壓總相等”這一電路特點,是下列選項中哪一個說法的對應表現(xiàn)______。(填寫選項前的字母)
A.電荷在電場中受到力的作用 B.勻強電場電場強度處處相等
C.電場力做功與路徑無關(guān) D.沿電場線方向電勢逐漸降低
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