【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)有不計電阻的兩組寬度均為的光滑平行金屬導軌。其上方連接有一個阻值的定值電阻,兩根完全相同、長度均為、電阻均為的金屬桿放置在導軌上。兩金屬桿與導軌始終垂直且接觸良好,虛線下方的區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小、方向垂直豎直平面向里的勻強磁場,F(xiàn)使金屬桿1固定在磁場的上邊界處,將金屬桿2從磁場邊界上方處由靜止釋放,進入磁場后金屬桿2恰好做勻速運動。(重力加速度取)
(1)求金屬桿的質(zhì)量。
(2)保持金屬桿1不動,將金屬桿2從磁場邊界上方處由靜止釋放,經(jīng)過一段時間后金屬桿2做勻速運動,此過程中整個回路產(chǎn)生了的熱量,求在此過程中通過定值電阻某一橫截面的電荷量。
(3)將金屬桿2仍然從磁場邊界上方處由靜止釋放,在金屬桿2進入磁場的同時釋放金屬桿1,兩金屬桿運動一段時間后都開始做勻速運動,求兩金屬桿做勻速運動時的速度大小之和。
【答案】(1)0.1kg(2)0.05C(3)2m/s
【解析】
(1)金屬桿2進入磁場前做自由落體運動,由vm2=2gh1得金屬桿2進入磁場時的速度 ;
金屬桿2進入磁場后受力平衡:mg=BIL
且E=BLvm,
解得:
(2) 金屬桿2勻速運動時:
聯(lián)立解得:
金屬桿2進入磁場到勻速運動的過程中,設(shè)金屬桿2在磁場內(nèi)下降x.此過程中,由能量守恒定律有:mg(h+x)=
解得x=0.1m
又
解得q=0.05C
(3)釋放金屬桿1后,兩桿受力情況相同,且都向下加速,合力等于零時速度最大,設(shè)金屬桿1、2的最大速度分別為v1、v2,有
mg=BIL,且 ,E1=BLv1,E2=BLv2
整理得到:v1+v2=
代入數(shù)據(jù)得:v1+v2=2m/s
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【題目】某同學想要知道一段金屬絲的長度,由于不便直接用刻度尺測量,該同學設(shè)計了如下實驗:
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖甲所示,讀得直徑d=_____cm。
(2)為了比較精確的測出此金屬絲的電阻,該同學設(shè)計了如圖乙的電路。實驗時,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器R1的滑片至合適位置,將a先后與b、c連接,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化較大,電壓表示數(shù)變化不明顯,則測量時應(yīng)將a接_____(選填“b“或“c”)。按此連接測量,測量結(jié)果相比真實值_____(選填“偏大”或“偏小”)。
(3)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),得到如圖丙所示的U﹣I圖象,根據(jù)圖象可得待測電阻R=_____Ω(保留兩位有效數(shù)字)。
(4)若已知金屬絲的電阻率為ρ,則這卷金屬絲的長度L=_____(用R、d、ρ表示)。
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【題目】如圖所示,在邊長為的等邊三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強磁場,F(xiàn)有質(zhì)量均為、帶電荷量均為的三個粒子、、,分別以大小不同的速度沿與邊成角的方向垂直射入磁場,然后從邊界穿出,、、三個粒子穿出磁場時的位置與點的距離分別為、、。不計粒子重力及粒子間的相互作用,則下列說法正確的是( )
A. 粒子在磁場中運動軌跡的半徑為
B. 、、三個粒子的初速度大小之比為
C. 、、三個粒子從磁場中穿出時的速度方向均與邊界垂直
D. 僅將磁場的磁感應(yīng)強度大小增加一半,則粒子從點穿出磁場
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【題目】如圖所示,兩根完全相同的輕質(zhì)彈簧和一根繃緊的輕質(zhì)細線將甲、乙兩物塊束縛在光滑水平面上。已知物塊甲的質(zhì)量是物塊乙質(zhì)量的4倍,彈簧振子做簡諧運動的周期,式中為振子的質(zhì)量,為彈簧的勁度系數(shù)。當細線突然斷開后,兩物塊都開始做簡諧運動,在運動過程中,下列說法正確的是________。
A. 物塊甲的振幅是物塊乙振幅的4倍
B. 物塊甲的振幅等于物塊乙的振幅
C. 物塊甲的最大速度是物塊乙最大速度的
D. 物塊甲的振動周期是物塊乙振動周期的2倍
E. 物塊甲的振動頻率是物塊乙振動頻率的2倍
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【題目】如圖所示,粒子回旋加速器由兩個D形金屬盒組成,兩個D形盒正中間開有一條窄縫。兩個D形盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓,使正粒子每經(jīng)過窄縫都被加速。中心S處的粒子源產(chǎn)生初速度為零的正粒子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進入D形盒中。已知正粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時電極間電壓大小為U,磁場的磁感應(yīng)強度為B,D形盒的半徑為R。每次加速的時間很短,可以忽略不計。下列說法正確的是( )
A. 交變電壓的頻率為
B. 交變電壓的頻率為
C. 粒子能獲得的最大動能為
D. 粒子能被加速的最多次數(shù)為
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【題目】圖甲是用來探究加速度和力之間關(guān)系的實驗裝置示意圖,圖乙是其俯視圖.兩個質(zhì)量相等的小車,放在水平桌面上,前端各系一條細繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤里可主入砝碼.兩個小車通過細經(jīng)用夾子固定,打開夾子,小盤和砝碼牽引小車運動,合上夾子,兩小車同時停止.實驗中可以通過在小盤中增減砝碼來改變小車所受的拉力.為了探究加速度大小和力大小之間的關(guān)系,下列做法中正確的是( 。
A. 使小盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能與小車質(zhì)量相等
B. 用刻度尺測量兩小車通過的位移,通過比較位移來得知加速度大小與力大小之間的關(guān)系
C. 在兩小盤內(nèi)及兩小車內(nèi)分別放置相同質(zhì)量的砝碼進行實驗
D. 在兩小盤內(nèi)放置相同質(zhì)量的砝碼,在兩小車內(nèi)放置不同質(zhì)量的砝碼進行實驗
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【題目】如圖,AB為豎直的光滑圓弧絕緣軌道,其半徑為0.5m,A點與圓心O等高,最低點B與絕緣水平面平滑連接,整個軌道處在水平向右的勻強電場中,場強為5×103N/C.將一個質(zhì)量為0.1kg,電荷量為+8×105C的滑塊(可視為指點)從A 由靜止釋放,已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.05,取g=10m/s2,則滑塊
A. 第一次經(jīng)過B點時速度值為m/s
B. 第一次經(jīng)過B點是對B點的壓力為1.2N
C. 在水平面向右運動的加速度值為3.5m/s2
D. 在水平面上通過的總路程為6m
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【題目】橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比,即F=kx,k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān),理論與實驗都證明,其中Y是由材料決定的常數(shù),材料力學中稱之為楊氏模量
(1)在國際單位中,楊氏模量Y的單位應(yīng)為
A.N | B.m | C.N/m | D. |
(2)某同學通過實驗測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù),做出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像如圖所示,由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k="______________" N/m
(3)若橡皮條的原長為10.0cm,面積為1.0,則該橡皮筋的楊氏模量Y的大小是_________(只填數(shù)字,單位。1)中正確單位,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】如圖所示,足夠長的粗糙絕緣斜面與水平面成θ=37°放置,在斜面上虛線aa′和bb′與斜面底邊平行,在aa′b′b圍成的區(qū)域有垂直斜面向上的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B=1T;現(xiàn)有一質(zhì)量為m=10g,總電阻為R=1Ω,邊長d=0.1m的正方形金屬線圈MNPQ,讓PQ邊與斜面底邊平行,從斜面上端靜止釋放,線圈剛好勻速穿過磁場.已知線圈與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,(取g=10m/s2;sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)線圈進入磁場區(qū)域時,受到安培力大小;
(2)線圈釋放時,PQ邊到bb′的距離;
(3)整個線圈穿過磁場的過程中,線圈上產(chǎn)生的焦耳熱.
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