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【题目】某同学设计了一个测量物体质量的电子装置,其结构如图甲、乙所示。E形磁铁的两侧为S极,中心为N极,可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场。一边长为L横截面为正方形的线圈套于中心磁极,线圈、骨架与托盘连为一体,总质量为m0,托盘下方连接一个轻弹簧,弹簧下端固定在磁极上,支撑起上面的整个装置,线圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个头与外电路连接图上未标出。当被测量的重物放在托盘上时,弹簧继续被压缩,托盘和线圈一起向下运动,之后接通外电路对线圈供电,托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,此时由对应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为k,线圈匝数为n,重力加速度为g。

1当线圈与外电路断开时

a以不放重物时托盘的位置为位移起点,竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出,托盘轻轻放上质量为m的重物后,托盘向下运动过程中弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象;

b根据上面得到的F-x图象,求从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中,弹簧弹力所做的功W;

2当线圈与外电路接通时

a通过外电路给线圈供电,托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为I,求该装置能够测量的最大质量M;

b在线圈能承受的最大电流一定的情况下,要增大质量的测量范围,可以采取哪些措施?至少答出2种

【答案】1a弹力大小为m0g;图像如图所示;b2a;b可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。

【解析】

试题分析:1a未放重物时,弹簧已经被压缩,弹力大小为m0g。

弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象如图所示。

b未放重物时 kx0 = m0 g

当托盘速度达到最大时k x0 + x = m0 + m g

解得

图中阴影部分面积即为从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中,弹力所做的功的大小,

弹力做负功有

2a给线圈供电后,托盘回到原来的位置,线圈、骨架、托盘与重物处于平衡状态

2nBIL + kx0 = m0 + M g

解得

b要增大此电子装置的量程,可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。

练习册系列答案
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【题目】如图甲所示,一个带正电的小物体,q=1×106C,放在倾角为37°、有挡板的绝缘斜面上,空间若加上沿斜面向上的变化电场,其加速度随电场力变化图象如图乙所示.现把斜面放平从静止开始计时,改用图丙中周期性变化的水平电场作用(g10m/s2).求:

1)物体的质量及物体与斜面间的动摩擦因数;

2)在图丙所示周期性变化的水平电场作用下,物体一个周期内的位移大小;

3)在图丙所示周期性变化的水平电场作用下,物体15s内电势能的变化量.

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1滑块经过E点时对轨道的压力;

2滑块从A点滑下时初速度v0的大小

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【题目】一质点做曲线运动,在它运动到某一位置时,它的速度方向、加速度方向以及所受合外力的方向之间的关系是

A. 速度、加速度、合外力的方向有可能都相同

B. 加速度方向与速度方向一定相同

C. 速度方向与合外力方向可能相同,也可能不同

D. 加速度方向与合外力的方向一定相同

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1)与A球碰撞前后,B球的速度;

2B球由释放到与挡板相碰运动的时间。

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【题目】如图所示,小车放在光滑水平面上,A端固定一个轻弹簧,B端粘有油泥,小车总质量为M,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,开始时小车和C都静止,当突然烧断细绳时,C被释放,使C离开弹簧向B端冲去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下说法正确的是( )

A. 弹簧伸长过程中C向右运动,同时小车也向右运动

B. CB碰前,C与小车的速率之比为Mm

C. C与油泥粘在一起后,小车立即停止运动

D. C与油泥粘在一起后,小车继续向右运动

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【题目】如图所示,在x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在x轴上的S点由一粒子发射源,不定时的发射沿与x轴负方向成30°角的质量为m电荷量为-q的粒子a和沿与x轴正方向成60°角的质量也为m、电荷量为+q的粒子b。已知粒子a的速度为,粒子b的速度为,忽略两粒子的重力以及两粒子间的相互作用,求:

1)要使两粒子在磁场中发生碰撞,则两粒子释放的时间间隔

2)如果两粒子在磁场中不相碰,则两粒子进入磁场后第一次经过x轴时两点之间的距离。

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A. B. C. D.

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1出射速度沿x轴正方向的质子,到达y轴所用的时间;

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3质子到达y轴的位置坐标的范围

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