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【題目】如圖所示,相距為L的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,與水平面的夾角為θ,導(dǎo)軌上固定有質(zhì)量均為m,電阻均為R的兩根相同的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒MN上方軌道粗糙,下方光滑,整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將兩根導(dǎo)體棒同時釋放后,觀察到導(dǎo)體棒MN下滑而EF保持靜止,當(dāng)MN下滑速度最大時,EF與軌道間的摩擦力剛好到達(dá)最大靜摩擦力,下列敘述正確的是
A. 導(dǎo)體棒EF與軌道之間的最大靜摩擦力為mgsinθ
B. 導(dǎo)體棒MN的最大速度為
C. 導(dǎo)體棒MN受到的最大安培力為mgsinθ
D. 導(dǎo)體棒MN所受重力的最大功率為
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【題目】如圖所示,M1NlPlQl和M2N2P2Q2為在同一豎直面內(nèi)足夠長的金屬導(dǎo)軌,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向下。導(dǎo)軌的M1Nl段與M2N2段相互平行,距離為L;PlQl段與P2Q2段也是平行的,距離為L/2。質(zhì)量為m金屬桿a、b垂直與導(dǎo)軌放置,一不可伸長的絕緣輕線一端系在金屬桿b,另一端繞過定滑輪與質(zhì)量也為m的重物c相連,絕緣輕線的水平部分與PlQl平行且足夠長。已知兩桿在運(yùn)動過程中始終垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸,兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻始終為R,重力加速度為g。
(1)若保持a固定。釋放b,求b的最終速度的大小;
(2)若同時釋放a、b,在釋放a、b的同時對a施加一水平向左的恒力F=2mg,當(dāng)重物c下降高度為h時,a達(dá)到最大速度,求:
①a的最大速度;
②才釋放a、b到a達(dá)到最大速度的過程中,兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回來中產(chǎn)生的電能。
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【題目】如圖所示,勻強(qiáng)磁場的方向豎直向下.磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管.在垂直于試管的水平拉力F作用下,試管向右勻速運(yùn)動,帶電小球能從試管口處飛出.關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動,下列說法中正確的是( 。
A. 小球帶負(fù)電
B. 小球運(yùn)動的軌跡是一條拋物線
C. 洛倫茲力對小球做正功
D. 要保持試管勻速運(yùn)動,拉力F應(yīng)逐漸增大
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【題目】(9分)現(xiàn)有一刻度盤總共有N小格、且刻度均勻,量程未準(zhǔn)確確定的電壓表V1,已知其量程在13—16V之間,內(nèi)阻。為測定其準(zhǔn)確量程U1,實(shí)驗(yàn)室提供了如下表所列的器材,要求方法簡潔,盡可能減少誤差,并能測出多組數(shù)據(jù)。
器材(代號) | 規(guī)格 |
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2 | 量程3V,內(nèi)阻r2=30kΩ |
電流表A | 量程3A,內(nèi)阻r3=0.01Ω |
滑動變阻器R | 總阻值1kΩ |
穩(wěn)壓電源E | 20V,內(nèi)阻很小 |
開關(guān)S、導(dǎo)線若干 |
某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙、丙三種電路圖:
你認(rèn)為選擇_______電路圖測量效果最好。(填“甲”、“乙”、“丙”)
(2)根據(jù)測量效果最好的那個電路圖,將下列有關(guān)器材連接成測量電路。
(3)若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算V1的量程U1,則所用的表達(dá)式U1=_ __,式中各符號表示的物理量是:____。
【答案】(1)乙;(2)實(shí)物連線見解析;(3);其中N:V1的總格數(shù);N1:V1的讀出格數(shù),U2:V2的讀數(shù),R1:待測表內(nèi)阻,R2:V2表內(nèi)阻。(兩個表內(nèi)阻可以用150和30代替)
【解析】
試題分析:(1)待測電壓表允許的最大電流為:,而電流表A 的量程為3A,所以兩者串聯(lián)不合適,圖甲不合適;圖丙中兩電壓表的量程相差較大,兩表并聯(lián)也不合適;電壓表V2允許的最大電流,所以兩電表可以串聯(lián),圖乙正確;(2)測量電路如圖:
(3)通過兩電表的電流,V1兩端的電壓:,V1的量程為:,其中其中N:V1的總格數(shù);N1:V1的讀出格數(shù);U2:V2的讀數(shù);R1:待測表內(nèi)阻;R2:V2表內(nèi)阻。
考點(diǎn):測量電壓表的量程。
【題型】實(shí)驗(yàn)題
【束】
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab的電阻為r,水平放在相距為l的豎直光滑金屬導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌平面處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場中.左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板.導(dǎo)軌上方與一可變電阻R連接,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好.重力加速度為g.
(1)調(diào)節(jié)可變電阻的阻值為R1=3r,釋放導(dǎo)體棒,當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,將帶電量為+q的微粒沿金屬板間的中心線水平射入金屬板間,恰好能勻速通過.求棒下滑的速率v和帶電微粒的質(zhì)量m.
(2)改變可變電阻的阻值為R2=4r,同樣在導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,將該微粒沿原來的中心線水平射入金屬板間,若微粒最后碰到金屬板并被吸收.求微粒在金屬板間運(yùn)動的時間t.
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【題目】從同一地點(diǎn)同時開始沿同一方向做直線運(yùn)動的兩個物體I、II的速度圖象如圖所示.在0~t0時間內(nèi),下列說法中正確的是
A. I物體的位移不斷增大,II物體的位移不斷減小
B. I物體的加速度不斷增大,II物體的加速度不斷減小
C. I、II兩個物體的加速度都在不斷減小
D. I、II兩個物體的平均速度大小都是
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【題目】有電阻的導(dǎo)電圓盤半徑為R,其邊緣用電阻不計(jì)的導(dǎo)電材料包裹,可繞固定點(diǎn)O在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,其軸心O和邊緣處電刷A均不會在轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生阻力,空氣阻力也忽略不計(jì)。用導(dǎo)線將電動勢為E的電源、導(dǎo)電圓盤、電阻和開關(guān)連接成閉合回路,如圖甲所示在圓盤所在區(qū)域內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)磁場,如圖乙所示只在A、O之間的一塊圓形區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,兩圖中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,且磁場區(qū)域固定。如果將開關(guān)S閉合,圓盤將會轉(zhuǎn)動起來。
(1)在圖甲中,將開關(guān)S閉合足夠長時間后,圓盤轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定。
a.從上往下看,圓盤的轉(zhuǎn)動方向是順時針還是逆時針?
b.求穩(wěn)定時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度的大小。
(2)在圖乙中,進(jìn)行了兩次操作:第一次,當(dāng)圓盤加速到時將開關(guān)斷開,圓盤逐漸減速停下;第二次,當(dāng)圓盤加速到時將開關(guān)斷開,圓盤逐漸減速停下。已知從理論上可以證明:在圓盤減速過程中任意一個極短的時間內(nèi),角速度的變化量,F是該時刻圓盤在磁場區(qū)域受到的安培力的大小,k為常量。求兩次操作中從開始減速到停下的過程中圓盤轉(zhuǎn)過的角度之比。
(3)由于圖甲中的磁場范圍比圖乙中的大,所以剛閉合開關(guān)瞬時,圖甲中圓盤比圖乙中圓盤加速得快。有人認(rèn)為:斷開開關(guān)后,圖甲中圓盤也將比圖乙中圓盤減速得快。請分析說明這樣的想法是否正確。
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab的電阻為r,水平放在相距為l的豎直光滑金屬導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌平面處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場中.左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板.導(dǎo)軌上方與一可變電阻R連接,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好.重力加速度為g.
(1)調(diào)節(jié)可變電阻的阻值為R1=3r,釋放導(dǎo)體棒,當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,將帶電量為+q的微粒沿金屬板間的中心線水平射入金屬板間,恰好能勻速通過.求棒下滑的速率v和帶電微粒的質(zhì)量m.
(2)改變可變電阻的阻值為R2=4r,同樣在導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,將該微粒沿原來的中心線水平射入金屬板間,若微粒最后碰到金屬板并被吸收.求微粒在金屬板間運(yùn)動的時間t.
【答案】(1), (2)
【解析】試題分析:棒勻速下滑,安培力與重力平衡,可求解棒下滑的速率。由于帶電微粒在板間勻速運(yùn)動,受力平衡可求帶電微粒的質(zhì)量;電壓增大使微粒射入后向上偏轉(zhuǎn),由運(yùn)動學(xué)規(guī)律可求微粒在金屬板間運(yùn)動的時間。
(1)棒勻速下滑,有
回路中的電流
將R1=3r代入棒下滑的速率
金屬板間的電壓U=IR1
帶電微粒在板間勻速運(yùn)動,有
聯(lián)立解得帶電微粒的質(zhì)量
(2)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑,回路電流保持不變,金屬板間的電壓
電壓增大使微粒射入后向上偏轉(zhuǎn),有
,
聯(lián)立解得微粒在金屬板間運(yùn)動的時間
【題型】解答題
【結(jié)束】
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【題目】如圖所示,光滑水平面上一質(zhì)量為M、長為L的木板右端靠豎直墻壁.質(zhì)量為m的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0滑上木板的左端,滑到木板的右端時速度恰好為零.
(1)求小滑塊與木板間的摩擦力大小;
(2)現(xiàn)小滑塊仍以水平速度v0從木板的右端向左滑動,求小滑塊在木板上的滑行距離.
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【題目】地球表面附近存在一個豎直向下的電場,其大小約為100V/m。在該電場的作用下,大氣中正離子向下運(yùn)動,負(fù)離子向上運(yùn)動,從而形成較為穩(wěn)定的電流,這叫做晴天地空電流。地表附近某處地空電流雖然微弱,但全球地空電流的總電流強(qiáng)度很大,約為1800A。以下分析問題時假設(shè)地空電流在全球各處均勻分布。
(1)請問地表附近從高處到低處電勢升高還是降低?
(2)如果認(rèn)為此電場是由地球表面均勻分布的負(fù)電荷產(chǎn)生的,且已知電荷均勻分布的帶電球面在球面外某處產(chǎn)生的場強(qiáng)相當(dāng)于電荷全部集中在球心所產(chǎn)生的場強(qiáng);地表附近電場的大小用E表示,地球半徑用R表示,靜電力常量用k表示,請寫出地表所帶電荷量的大小Q的表達(dá)式;
(3)取地球表面積S=5.1×1014m2,試計(jì)算地表附近空氣的電阻率ρ0的大;
(4)我們知道電流的周圍會有磁場,那么全球均勻分布的地空電流是否會在地球表面形成磁場?如果會,說明方向;如果不會,說明理由。
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【題目】如圖所示,為一環(huán)形磁約束裝置的原理圖,圓心為原點(diǎn)O、半徑為R0的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場。一束質(zhì)量為m、電荷量為q、初速度為v0的帶正電粒子從坐標(biāo)為(0、R0)的A點(diǎn)沿y負(fù)方向射入磁場區(qū)域Ⅰ,粒子全部經(jīng)過x軸上的P點(diǎn),方向沿x軸正方向。當(dāng)在環(huán)形區(qū)域Ⅱ加上方向垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場時,上述粒子仍從A點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ,粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅱ后從Q點(diǎn)第2次射入?yún)^(qū)域Ⅰ,已知OQ與x軸正方向成60°。不計(jì)重力和粒子間的相互作用。求:
(1)區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小;
(2)若要使所有的粒子均約束在區(qū)域內(nèi),則環(huán)形區(qū)域Ⅱ中B2的大小、方向及環(huán)形半徑R至少為多大;
(3)粒子從A點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入后至再次以相同的速度經(jīng)過A點(diǎn)的運(yùn)動周期。
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【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m=0.10kg的小物塊以初速度υ0從粗糙水平桌面上某處開始運(yùn)動,經(jīng)時間t=0.2s后以速度飛離桌面,最終落在水平地面上。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,桌面高h=0.45m,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取。求:
(1)小物塊的初速度的大小;
(2)小物塊落地點(diǎn)距飛出點(diǎn)的水平距離x;
(3)小物塊落地時的動能。
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