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【题目】如图的演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究:如图所示,电容为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为E、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。假设小球与极板发生碰撞后,小球的速度立即变为零,带电情况也立即改变,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的k倍(k<<1)。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势E至少应大于多少?

(2)设上述条件已满足在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求:

①在T时间内小球往返运动的次数;

②在T时间内电源输出的平均功率。

【答案】(1)

(2)

【解析】

试题分析:(1)用Q表示极板电荷量的大小,q表示碰后小球电荷量的大小。要使小球能不停地往返运动,小球所受的向上的电场力至少应大于重力。

q=kQ

Q=CE

解得:

(2)①当小球带负电时,小球所受电场力与重力方向相反,向上做加速运动。以a 1 表示其加速度,t 1 表示从B板到A板所用的时间,则有

当小球带正电时,小球所受电场力与重力方向相同,向下做加速运动。以a 2 表示其加速度,t 2 表示从A板到B板所用的时间,则有

小球往返一次共用的时间为(t 1 +t 2 ),故小球在T时间内往返的次数

由以上有关各式得

②小球往返一次通过电源的电量为2q,在T时间内通过电源的总电量Q'=2qN

电路中的平均电流

电源的输出功率P=EI

解得:

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图a所示,半径为r的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内,缺口两端引出两根导线,与电阻R构成闭合回路。若圆环内加一垂直于纸面变化的磁场,变化规律如图b所示。规定磁场方向垂直纸面向里为正,不计金属圆环的电阻。以下说法正确的是

A0-1s内,流过电阻R的电流方向为a→b

B1-2s内,回路中的电流逐渐减小

C2-3s内,穿过金属圆环的磁通量在减小

Dt=2s时,Uab

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【题目】小明利用如图装置用于验证机械能守恒定律。将电磁铁固定在铁架台上,一块长度为d的小铁片受到电磁铁的吸引静止于A点,将光电门固定在A的正下方B处。调整光电门位置,可改变小铁片下落高度h。记录小铁片每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较小铁片在释放点A和点B之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk,就能验证机械能是否守恒。

作为小铁片经过光电门时速度。d为小铁片长度,t为小铁片经过光电门的挡光时间,可由计时器测出。

1)用计算小铁片动能变化的大小,用刻度尺测量小铁片长度d,示数如题图所示,其读数为________cm.某次测量中,计时器的示数为00150 s,则小铁片通过光电门时速度为v1=_________m/s

2v1相比小铁片中心通过光电门时速度v2 ___(选填偏大,偏小)

3)整理实验数据时发现的ΔEpΔEk不完全相等。小明分析原因如下:

空气阻力;

小铁片通过光电门时中间时刻和中间位置速度不相等;

长度d值的测量;以上原因属于系统误差的是 (选填序号)。

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【题目】下图,匀强磁场的磁感应强度B,边长L的正方形线圈abcd共N匝,线圈电阻为r,线圈绕垂直于磁感线的轴OO’以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R

1在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向请标在线段ab上

2转动过程中感应电动势的最大值有多大?

3线圈平面与磁感线成60°时的感应电动势多大?

4设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机要做多少功?

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【题目】如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接。弹簧的另一端固定在墙上,并且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最低点时弹簧的长度为2L(未超过弹性限度),从圆环开始运动至第一次运动到最低点的过程中

A. 弹簧对圆环的冲量方向始终向上,圆环的动量先增大后减小

B. 弹簧对圆环的拉力始终做负功,圆环的动能一直减小

C. 圆环下滑到最低点时,所受合力为零

D. 弹簧弹性势能变化了

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【题目】(1)场是物理学中的重要概念,除了电场和磁场,还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的,地球附近的引力场叫重力场。仿照电场强度的定义,请你定义重力场强度的大小和方向。

2)电场强度和电势都是描述电场的物理量,请你在匀强电场中推导电场强度与电势差的关系式。

3)如图所示,有一水平向右的匀强电场,一带正电的小球在电场中以速度v0竖直向上抛出,小球始终在电场中运动。已知小球质量为m,重力加速度为g,其所受电场力为重力的。求小球在运动过程中的最小速度的大小和方向。(已知:sin37°=0.6cos37°=0.8

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【题目】如图所示,在光滑绝缘水平面放置一带正电的长直细棒,其周围产生垂直于带电细棒的的辐射状电场,场强大小E与距细棒的垂直距离r成反比,即E=k/rk为未知数,在带电长直细棒右侧,有一长为l的绝缘细线连接了两个质量均为m的带电小球AB,小球AB所带电荷量分别为+q+4qA球距直棒的距离也为l,两个球在外力F=2mg的作用下处于静止状态。不计两小球之间的静电力作用。

1)求k的值;

2)若撤去外力F,求在撤去外力瞬时AB小球的加速度和AB小球间绝缘细线的拉力;

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【题目】如图所示,斜面体B静置于水平桌面上,斜面上各处粗糙程度相同。一质量为m的木块A从斜面底端开始以初速度v0上滑,然后又返回出发点,此时速度为v,且v<v0,在上述过程中斜面体一直静止不动,以下说法正确的是

A. 物体上升的最大高度是(v02+v2/4g

B. 桌面对B始终有水平向左的静摩擦力

C. 由于物体间的摩擦放出的热量是mv02/2

D. A上滑时比下滑时桌面对B的支持力大

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【题目】某实验小组采用如图所示的装置来探究功与速度变化的关系实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面实验的部分步骤如下:

1)将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上,在长木板的另一端固定打点计时器;

2)把纸带穿过打点计时器的限位孔,连在小车后端,用细线跨过定滑轮连接小车和钩码;

3)把小车拉到靠近打点计时器的位置,接通电源,从静止开始释放小车,得到一条纸带;

4)关闭电源,通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系

下图是实验中得到的一条纸带,O为纸带上的起始点,ABC是纸带的三个计数点,相邻两个计数点间均有4个点未画出,用刻度尺测得ABCO的距离如图所示,已知所用交变电源的频率为50Hz,:

1)打B点时刻,小车的瞬时速度vB= __________m/s(结果保留两位有效数字)

2)本实验中,若钩码下落高度为时合外力对小车所做的功,则当钩码下落,合外力对小车所做的功为_____________(用表示)

3)实验中,该小组同学画出小车位移x与速度v的关系图象如图所示根据该图形状,某同学对Wv的关系作出的猜想,肯定不正确的是________(填写选项字母代号)

ABCD

4)在本实验中,下列做法能有效地减小实验误差的是__________(填写选项字母代号)

A.把长木板右端适当垫高,以平衡摩擦力

B.实验中控制钩码的质量,使其远小于小车的总质量

C.调节滑轮高度,使拉小车的细线和长木板平行

D.先让小车运动再接通打点计时器

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