【题目】物体的带电量是一个不易测得的物理量,某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量。如图(a)所示,他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上,打点计时器固定在长木板末端,物块靠近打点计时器,一纸带穿过打点计时器与物块相连,操作步骤如下,请结合操作步骤完成以下问题:
(1)为消除摩擦力的影响,他将长木板一端垫起一定倾角,接通打点计时器,轻轻推一下小物块,使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角θ,直至打出的纸带上点迹_,测出此时木板与水平面间的倾角,记为θ0。
(2)如图(b)所示,在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场,用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连,绳与滑轮摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷,保持倾角θ0不变,接通打点计时器,由静止释放小物块A,该过程可近似认为物块A带电量不变,下列关于纸带上点迹的分析正确的是(________)
A.纸带上的点迹间距先增加后减小至零
B.纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值
C.纸带上的点迹间距逐渐增加,且相邻两点间的距离之差不变
D.纸带上的点迹间距逐渐增加,且相邻两点间的距离之差逐渐减少,直至间距不变
(3)为了测定物体所带电量q,除θ0、磁感应强度B外,本实验还必须测量的物理量有(_______)
A.物块A的质量M
B.物块B的质量m
C.物块A与木板间的动摩擦因数μ
D.两物块最终的速度v
(4)用重力加速度g,磁感应强度B、θ0和所测得的物理量可得出q的表达式为______。
【答案】间距相等(或均匀) D BD
【解析】
试题(1)此实验平衡摩擦力后,确定滑块做匀速直线运动的依据是,看打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是等间距的.
(2)设A的质量为M,B的质量为m,没有磁场时,对A受力分析,A受到重力Mg、支持力、摩擦力.根据平衡条件可知:f=Mgsinθ0,FN=Mgcosθ0
又因为f=μFN,所以;当存在磁场时,以AB整体为研究对象,由牛顿第二定律可得(mg+Mgsinθ0)-μ(Bqv+Mgcosθ0)=(M+m)a
由此式可知,v和a是变量,其它都是不变的量,所以AB一起做加速度减小的加速运动,直到加速度减为零后做匀速运动,即速度在增大,加速度在减小,最后速度不变.所以纸带上的点迹间距逐渐增加,说明速度增大;根据逐差相等公式△x=at2,可知,加速度减小,则相邻两点间的距离之差逐渐减少;匀速运动时,间距不变.故D正确、ABC错误.故选D.
(3)(4)根据(mg+Mgsinθ0)-μ(Bqv+Mgcosθ0)=(M+m)a,可得当加速度减为零时,速度最大,设最大速度为v,则(mg+Mgsinθ0)-μ(Bqv+Mgcosθ0)=0
化简得,把μ=tanθ0代入,得
由此可知为了测定物体所带电量q,除θ0、磁感应强度B外,本实验还必须测量的物理量有物块B的质量m和两物块最终的速度v,故选BD
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【题目】某物理兴趣小组通过查阅相关资料知道:月球到地心的距离r=3.84×108m,地球半径R=6.4×106m。在地球表面附近,质量为m的物体下落的加速度为,如果万有引力定律是普遍成立的,不考虑地球自转的影响(),应该有,月球的加速度,(为月球质量)所以,即。同时该物理兴趣小组发现:月球围绕地球公转的运动可以近似看做匀速圆周运动,月球公转的周期T=28天,也可以根据匀速圆周运动的知识计算出月球的加速度,如果计算出的加速度近似等于,那么就说明万有引力定律是普遍成立的。现在请你求出(其中M表示地球质量,,计算结果保留两位有效数字)
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【题目】如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,,且a与c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是
A b点场强大于d点场强
B b点场强小于d点场强
C a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差
D 试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能
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【题目】汽车发动机的额定功率为90 kW,汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g=10 m/s2。
(1)汽车保持额定功率不变从静止起动后,当汽车的加速度为2 m/s2时速度多大?
(2)若汽车从静止开始,保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?
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【题目】如图所示,空间有一正三棱锥P-ABC,D点是BC边的中点,O点是底面ABC的中心。现在顶点P固定一负点电荷,下列说法正确的是( )
A.底面ABC为等势面
B.A、B、C三点的电场强度相同
C.若B、O、C三点的电势为φB、φO、φC,则有φB-φO=φC-φO
D.将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点,静电力对该试探电荷先做负功后做正功
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【题目】如图所示,两个同心圆,半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.圆心O处有一放射源,放出粒子的质量为m,带电荷量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行, 不计粒子重力。
(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向,OA与初速度方向夹角为60°,要想使该粒子经过磁场第一次通过A点,则初速度的大小是多少?
(2)要使粒子不穿出环形区域,则粒子的初速度不能超过多少?
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【题目】为了探究加速度与力的关系,某同学设计了如图所示的实验装置,带滑轮的长木板水平放置,板上有两个光电门相距为d,滑块通过细线与重物相连,细线拉力大小F等于力传感器的示数。让滑块从光电门1由静止释放,记下滑到光电门2的时间t。改变重物质量,重复以上操作5次,处理数据后得到下表中的5组结果。根据表中数据在坐标纸上画出如图所示的aF图像,已知重力加速度g=10m/s2,根据图像可求出滑块质量m=______kg,滑块和轨道间的动摩擦因数μ=________。
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【题目】如图所示,一透明玻璃半球竖直放置,OO′为其对称轴,O为球心,球半径为R,球左侧为圆面,右侧为半球面。现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球,玻璃半球的折射率为,设真空中的光速为c,不考虑光在玻璃中的多次反射。
(1)求从左侧射入能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例;
(2)从距O点正上方的B点入射的光线经玻璃半球偏折后到达对称轴OO′上的D点(图中未画出),求光从B点传播到D点的时间。
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【题目】如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长均为L=5cm,闪光频率f=10Hz,那么:
(1)小球做平抛运动的初速度的大小是_________m/s;
(2)小球经过B点时的速度大小是_________m/s。
(3)经计算判断,A点_____________抛出点;(填写“是”或“不是”),若A点为坐标原点,则抛出点坐标_____________。
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