【題目】如圖甲的演示實驗,在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi),放了許多用錫箔紙揉成的小球,當(dāng)上下板間加上電壓后,小球就上下不停地跳動,F(xiàn)取以下簡化模型進(jìn)行定量研究:如圖乙所示,電容為C的平行板電容器的極板A和B水平放置,相距為d,與電動勢為E、內(nèi)阻可不計的電源相連。設(shè)兩板之間只有一個質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球,小球可視為質(zhì)點。假設(shè)小球與極板發(fā)生碰撞后,小球的速度立即變?yōu)榱,帶電情況也立即改變,小球所帶電荷符號與該極板相同,電量為極板電量的k倍(k<<1)。不計帶電小球?qū)O板間勻強(qiáng)電場的影響。重力加速度為g。
(1)欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運動,電動勢E至少應(yīng)大于多少?
(2)設(shè)上述條件已滿足在較長的時間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運動。求:
①在T時間內(nèi)小球往返運動的次數(shù);
②在T時間內(nèi)電源輸出的平均功率。
【答案】(1)
(2)①②
【解析】
試題分析:(1)用Q表示極板電荷量的大小,q表示碰后小球電荷量的大小。要使小球能不停地往返運動,小球所受的向上的電場力至少應(yīng)大于重力。
q=kQ
Q=CE
解得:
(2)①當(dāng)小球帶負(fù)電時,小球所受電場力與重力方向相反,向上做加速運動。以a 1 表示其加速度,t 1 表示從B板到A板所用的時間,則有
當(dāng)小球帶正電時,小球所受電場力與重力方向相同,向下做加速運動。以a 2 表示其加速度,t 2 表示從A板到B板所用的時間,則有
小球往返一次共用的時間為(t 1 +t 2 ),故小球在T時間內(nèi)往返的次數(shù)
由以上有關(guān)各式得 :
②小球往返一次通過電源的電量為2q,在T時間內(nèi)通過電源的總電量Q'=2qN
電路中的平均電流
電源的輸出功率P=EI
解得:
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【題目】如圖(a)所示,半徑為r的帶缺口剛性金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi),缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,與電阻R構(gòu)成閉合回路。若圓環(huán)內(nèi)加一垂直于紙面變化的磁場,變化規(guī)律如圖(b)所示。規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正,不計金屬圓環(huán)的電阻。以下說法正確的是
A.0-1s內(nèi),流過電阻R的電流方向為a→b
B.1-2s內(nèi),回路中的電流逐漸減小
C.2-3s內(nèi),穿過金屬圓環(huán)的磁通量在減小
D.t=2s時,Uab=
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【題目】小明利用如圖裝置用于驗證機(jī)械能守恒定律。將電磁鐵固定在鐵架臺上,一塊長度為d的小鐵片受到電磁鐵的吸引靜止于A點,將光電門固定在A的正下方B處。調(diào)整光電門位置,可改變小鐵片下落高度h。記錄小鐵片每次下落的高度h和計時器示數(shù)t,計算并比較小鐵片在釋放點A和點B之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk,就能驗證機(jī)械能是否守恒。
取作為小鐵片經(jīng)過光電門時速度。d為小鐵片長度,t為小鐵片經(jīng)過光電門的擋光時間,可由計時器測出。
(1)用計算小鐵片動能變化的大小,用刻度尺測量小鐵片長度d,示數(shù)如題圖所示,其讀數(shù)為________cm.某次測量中,計時器的示數(shù)為0.0150 s,則小鐵片通過光電門時速度為v1=_________m/s.
(2)v1相比小鐵片中心通過光電門時速度v2 ___(選填偏大,偏。
(3)整理實驗數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)的ΔEp與ΔEk不完全相等。小明分析原因如下:
①空氣阻力;
②小鐵片通過光電門時中間時刻和中間位置速度不相等;
③長度d值的測量;以上原因?qū)儆谙到y(tǒng)誤差的是 (選填序號)。
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【題目】如下圖,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,邊長L的正方形線圈abcd共N匝,線圈電阻為r,線圈繞垂直于磁感線的軸OO’以如圖所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,外電路電阻為R.
(1)在答卷圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向(請標(biāo)在線段ab上)。
(2)轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值有多大?
(3)線圈平面與磁感線成60°時的感應(yīng)電動勢多大?
(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動,其他能量損失不計,線圈轉(zhuǎn)一周,柴油機(jī)要做多少功?
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【題目】如圖所示,固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接。彈簧的另一端固定在墻上,并且處于原長狀態(tài),F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為L,圓環(huán)下滑到最低點時彈簧的長度為2L(未超過彈性限度),從圓環(huán)開始運動至第一次運動到最低點的過程中
A. 彈簧對圓環(huán)的沖量方向始終向上,圓環(huán)的動量先增大后減小
B. 彈簧對圓環(huán)的拉力始終做負(fù)功,圓環(huán)的動能一直減小
C. 圓環(huán)下滑到最低點時,所受合力為零
D. 彈簧彈性勢能變化了
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【題目】(1)場是物理學(xué)中的重要概念,除了電場和磁場,還有引力場。物體之間的萬有引力就是通過引力場發(fā)生作用的,地球附近的引力場叫重力場。仿照電場強(qiáng)度的定義,請你定義重力場強(qiáng)度的大小和方向。
(2)電場強(qiáng)度和電勢都是描述電場的物理量,請你在勻強(qiáng)電場中推導(dǎo)電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系式。
(3)如圖所示,有一水平向右的勻強(qiáng)電場,一帶正電的小球在電場中以速度v0豎直向上拋出,小球始終在電場中運動。已知小球質(zhì)量為m,重力加速度為g,其所受電場力為重力的。求小球在運動過程中的最小速度的大小和方向。(已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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【題目】如圖所示,在光滑絕緣水平面放置一帶正電的長直細(xì)棒,其周圍產(chǎn)生垂直于帶電細(xì)棒的的輻射狀電場,場強(qiáng)大小E與距細(xì)棒的垂直距離r成反比,即E=k/r(k為未知數(shù),在帶電長直細(xì)棒右側(cè),有一長為l的絕緣細(xì)線連接了兩個質(zhì)量均為m的帶電小球A和B,小球A、B所帶電荷量分別為+q和+4q,A球距直棒的距離也為l,兩個球在外力F=2mg的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。不計兩小球之間的靜電力作用。
(1)求k的值;
(2)若撤去外力F,求在撤去外力瞬時A、B小球的加速度和A、B小球間絕緣細(xì)線的拉力;
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【題目】如圖所示,斜面體B靜置于水平桌面上,斜面上各處粗糙程度相同。一質(zhì)量為m的木塊A從斜面底端開始以初速度v0上滑,然后又返回出發(fā)點,此時速度為v,且v<v0,在上述過程中斜面體一直靜止不動,以下說法正確的是
A. 物體上升的最大高度是(v02+v2)/4g
B. 桌面對B始終有水平向左的靜摩擦力
C. 由于物體間的摩擦放出的熱量是mv02/2
D. A上滑時比下滑時桌面對B的支持力大
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【題目】某實驗小組采用如圖所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達(dá)地面實驗的部分步驟如下:
(1)將一塊一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上,在長木板的另一端固定打點計時器;
(2)把紙帶穿過打點計時器的限位孔,連在小車后端,用細(xì)線跨過定滑輪連接小車和鉤碼;
(3)把小車?yán)娇拷螯c計時器的位置,接通電源,從靜止開始釋放小車,得到一條紙帶;
(4)關(guān)閉電源,通過分析小車位移與速度的變化關(guān)系來研究合外力對小車所做的功與速度變化的關(guān)系
下圖是實驗中得到的一條紙帶,點O為紙帶上的起始點,A、B、C是紙帶的三個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點間均有4個點未畫出,用刻度尺測得A、B、C到O的距離如圖所示,已知所用交變電源的頻率為50Hz,問:
(1)打B點時刻,小車的瞬時速度vB= __________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)本實驗中,若鉤碼下落高度為時合外力對小車所做的功,則當(dāng)鉤碼下落時,合外力對小車所做的功為_____________(用表示)
(3)實驗中,該小組同學(xué)畫出小車位移x與速度v的關(guān)系圖象如圖所示根據(jù)該圖形狀,某同學(xué)對W與v的關(guān)系作出的猜想,肯定不正確的是________(填寫選項字母代號)
A.B.C.D.
(4)在本實驗中,下列做法能有效地減小實驗誤差的是__________(填寫選項字母代號)
A.把長木板右端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力
B.實驗中控制鉤碼的質(zhì)量,使其遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量
C.調(diào)節(jié)滑輪高度,使拉小車的細(xì)線和長木板平行
D.先讓小車運動再接通打點計時器
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