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【題目】(1)試證明:“靜止的通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力,在數(shù)值上等于大量定向運動的電荷受到的洛倫茲力的總和”。以一段柱狀通電直導(dǎo)線為例,設(shè)導(dǎo)線的橫截面積為S,長度為L,單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,電荷電量為q,電荷定向移動的平均速率為v。假定在金屬導(dǎo)體中正電荷定向移動形成電流,得到結(jié)果具有普遍性(本假定同樣適用于以下兩問)。
(2)如圖所示,接通電路后,導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運動。此時,導(dǎo)體中自由電荷既在電場力作用下沿導(dǎo)體棒運動,又隨導(dǎo)體棒沿水平方向運動,從而導(dǎo)致運動電荷所受洛倫茲力與宏觀安培力不在同一方向。
在此模型中,請證明:安培力對導(dǎo)體棒做功,在數(shù)值上等于大量可自由運動電荷所受洛倫茲力的某個分力對電荷做功的總和。
為方便證明,可設(shè)電源電動勢為E,導(dǎo)體棒的電阻為R,其長度為L,恰好等于平行軌道間距,整個裝置處于豎直、向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,忽略電源和金屬導(dǎo)軌的電阻。導(dǎo)體棒在安培力和摩擦力的作用下,向右以速度vx做勻速直線運動,在時間t內(nèi)由實線位置運動到虛線位置;同時棒內(nèi)某個正電荷在該時間t內(nèi)從a位置定向運動到b位置。如在證明過程中,還需用到其他物理量,請自行假設(shè)。
(3)在(2)問所涉及的模型中,通過導(dǎo)體棒的電流:。這是因為導(dǎo)體在運動過程中會切割磁感線,產(chǎn)生“反電動勢E”。請你根據(jù)該過程的微觀機(jī)制,利用電動勢的定義,求出圖示模型中的反電動勢E,并寫出通過導(dǎo)體棒的電流I。
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【題目】一帶負(fù)電的粒子在電場中做直線運動的速度圖象如圖所示,在第2s 和第8s時刻分別經(jīng)過M、N兩點,已知運動過程中粒子僅受電場力的作用,則以下判斷正確的是
A.該電場一定是勻強(qiáng)電場
B.M點的電勢低于N點的電勢
C.從M點到N點的過程中,電勢能逐漸增大
D.帶電粒子在M點所受電場力大于在N點所受電場力
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【題目】如圖甲所示,在平靜的水面下深h處有一個點光源s,它發(fā)出的兩種不同顏色的a光和b光在水面上形成了一個有光線射出的圓形區(qū)域,該區(qū)域的中間為由ab兩種單色光所構(gòu)成的復(fù)色光圓形區(qū)域周圍為環(huán)狀區(qū)域,且為a光的顏色(見圖乙)設(shè)b光的折射率為n,則下列說法正確的是( )
A. 在水中,a光的波長比b光小
B. 水對a光的折射率比b光小
C. 在水中,a光的傳播速度比b光大
D. 復(fù)色光圓形區(qū)域的面積為S=
E. 在同一裝置的楊氏雙縫干涉實驗中,a光的干涉條紋比b光窄
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【題目】如圖所示兩小滑塊分別靜止在平臺的兩端,間距x=6.25m,質(zhì)量分別為m1=1kg、m2=2kg水平面上依次排放兩塊完全相同的木板A、B,其長度均為L=2.5m,質(zhì)量均為M=1kg,木板上表面與平臺等高滑塊與平臺間、木板與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ1=0.2,滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ2,現(xiàn)給滑塊m1一水平向右的初速度v0=13m/s,一段時間后與m2發(fā)生彈性碰撞.最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,g取10m/s2.求:
(1)碰前滑塊m1的速度大小及碰后滑塊m2的速度大小
(2)若滑塊m2滑上木板A時,木板不動而滑上木板B時,木板B開始滑動,則μ2應(yīng)滿足什么條件
(3)若μ2=0.8求木板B的位移大小
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【題目】如圖甲所示,電阻不計且間距L=1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,上端接一阻值R=2 Ω的電阻,虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T。現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1 kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放,金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平。金屬桿從靜止開始,下落0.3 m的過程中,加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示,g取10 m/s2,求:
(1)金屬桿剛進(jìn)入磁場時,速度的大小v0;
(2)金屬桿從靜止開始下落0.3m的過程中,在電阻R上產(chǎn)生的熱量Q;
(3)在圖丙的坐標(biāo)系中,定性畫出回路中電流隨時間變化的圖線,并說明圖線與坐標(biāo)軸圍成面積的物理意義(以金屬桿進(jìn)入磁場時為計時起點)。
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【題目】“用DIS測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路如圖(a)所示,其中R為定值電阻,R為滑動變阻器。
(1)器材A是_____傳感器;
(2)測得電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線如圖(b)所示,則電源電動勢E=_____V,內(nèi)阻r=_____Ω。
(3)某同學(xué)用電流傳感器和電阻箱與電源組成如圖(c)所示的電路,改變電阻箱的阻值R,得到不同的電流I,由實驗數(shù)據(jù)做出R﹣圖線,若該圖線的斜率為k,則電源電動勢為_____;該同學(xué)沒有采用測兩組數(shù)據(jù)、解方程組求電動勢和內(nèi)阻的方法,原因是_____。
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【題目】如圖為一勻強(qiáng)電場,某帶電粒子從A點運動到B點.在這一運動過程中克服重力做的功為2.0J,電場力做的功為1.5J.則下列說法正確的是
A. 粒子帶負(fù)電
B. 粒子在A點的電勢能比在B點少1.5J
C. 粒子在A點的動能比在B點多0.5J
D. 粒子在A點的機(jī)械能比在B點少1.5J
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【題目】如圖所示,在直角坐標(biāo)系xoy的第一象限中分布著沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,在第四象限中分布著方向向里垂直紙面的勻強(qiáng)磁場.一個質(zhì)量為m、帶電+q的微粒,在A點(0,3)以初速度v0=120m/s平行x軸射入電場區(qū)域,然后從電場區(qū)域進(jìn)入磁場,又從磁場進(jìn)入電場,并且先后只通過x軸上的p點(6,0)和Q點(8,0)各一次.已知該微粒的比荷為=102C/kg,微粒重力不計,求:
(1)微粒從A到P所經(jīng)歷的時間和加速度的大;
(2)求出微粒到達(dá)P點時速度方向與x軸正方向的夾角,并畫出帶電微粒在電磁場中由A至Q的運動軌跡;
(3)電場強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B的大。
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【題目】某同學(xué)用圖甲所示的電路研究某種型號電池的電動勢及內(nèi)阻圖中R0為5Ω的定值電阻,兩個電壓表均為理想電壓表。
(1)請根據(jù)圖甲所示的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的的實物圖補(bǔ)充完整_______
(2)閉合開關(guān),電壓表V1 、V2的示數(shù)分別為U1、U2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,得到多組U1、U2,作出電池的U1-U2曲線如圖丙。由此可知電池的電動勢為___________V,U2較大時電池的內(nèi)阻將___________(選填“增大”、“不變”或“減小”)
(3)若將圖甲所示的電路圖中的滑動變阻器換成R=20Ω的定值電阻,閉合開關(guān)后電阻R消耗的電功率為___________W(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】如圖甲所示為測量電動機(jī)轉(zhuǎn)動角速度的實驗裝置,圓形卡紙固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上,在電動機(jī)的帶動下勻速轉(zhuǎn)動在圓形卡紙的旁邊安裝一個改裝過的打點計時器,已知打點計時器的打點頻率為50Hz。
下面是該實驗的實驗步驟:
I.按實驗要求安裝器材;
Ⅱ.啟動電動機(jī),使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來;
Ⅲ.轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后,接通打點計時器的電源,在卡紙邊緣打點;
Ⅳ.?dāng)嚅_打點計時器和電動機(jī)電源;
V.根據(jù)卡紙上留下的部分痕跡,測出某兩點間的圓心角,如圖乙所示計算出電動機(jī)的角速度.
①實驗中使用電磁打點計時器,學(xué)生電源應(yīng)采用下圖中的___________接法(填“A”或“B”)
②若測得圖乙中θ=120°,則電動機(jī)轉(zhuǎn)動的角速度ω=___________rad/s
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