【题目】如图,在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距L=1.5m,导轨左端接有如图的电路。其中水平放置的平行板电容器两极板M、N部距离d=10mm,定值电阻R1=R2=12Ω,R3=2Ω,金属棒ab电阻r=2Ω,其它电阻不计。磁感应强度B=0.5T的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面,在外力F作用下金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,质量m=1×1014kg,带电量q=1×1014C的微粒恰好悬浮于电容器两极板间。取g=10m/s2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好。且运动速度保持恒定。试求:
(1) R1两端的路端电压;
(2) 金属棒ab向右匀速运动的速度大小;
(3) 在金属棒ab沿导轨向右匀速运动2m过程中,回路中产生的总热量。
【答案】(1)0.3V(2) (3)0.075J
【解析】
(1)由粒子平衡,求出电容器的电压,根据串并联电路特点,求出R1两端的电压.
(2)由欧姆定律和感应电动势公式求出速度.
(3)根据Q=I2Rt求解热量.
(1)负电荷受到重力和电场力处于静止状态,因重力向下,则电场力竖直向上,故M板带正电.ab棒向右切割磁感线产生感应电动势,ab棒等效于电源,感应电流方向由b→a,其a端为电源的正极.由由平衡条件,得mg=Eq
所以:
R3两端电压与电容器两端电压相等,由欧姆定律得通过R3的电流;
R1两端的电压为
(2)金属棒ab两端的电压为Uab=UMN+UR1=0.4V
由法拉第电磁感应定律得感应电动势E=BLv
由闭合电路欧姆定律得:E=Uab+Ir=0.5V
联立上两式得v=m/s
(3)在金属棒ab沿导轨向右匀速运动2m过程中,用时间为
回路的总电阻为
回路中产生的总热量 。
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【题目】实验中经常利用电磁场来改变带电粒子运动的轨迹.如图所示,氕()、氘(
)、氚(
)三种粒子同时沿直线在纸面内通过电场强度为E、磁感应强度为B的复合场区域. 进入时氕与氘、氘与氚的间距均为d,射出复合场后进入y轴与MN之间(其夹角为θ)垂直于纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ,然后均垂直于边界MN射出.虚线MN与PQ间为真空区域Ⅱ且PQ与MN平行.已知质子比荷为
,不计重力.
(1) 求粒子做直线运动时的速度大小v;
(2) 求区域Ⅰ内磁场的磁感应强度B1;
(3) 若虚线PQ右侧还存在一垂直于纸面的匀强磁场区域Ⅲ,经该磁场作用后三种粒子均能汇聚于MN上的一点,求该磁场的最小面积S和同时进入复合场的氕、氚运动到汇聚点的时间差Δt.
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【题目】粗糙绝缘的水平桌面上,有两块竖直平行相对而立的金属板A、B。板间桌面上静止着带正电的物块,如图甲所示,当两金属板加图乙所示的交变电压时,设直到t1时刻物块才开始运动,(最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等),则( )
A. 在0~t1时间内,物块受到逐渐增大的摩擦力,方向水平向右
B. 在t1~t3时间内,物块受到的摩擦力先逐渐增大,后逐渐减小
C. t3时刻物块的速度最大
D. t4时刻物块的速度最大
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【题目】如图,一个100匝的闭合圆形线圈, 面积为S=20cm2, ,放在匀强磁场中,线圈平面跟磁感线方向垂直。匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图(b)所示。设t=0时,B的方向如图(a)所示,垂直于纸面向里。求:
(1)线圈在04×103s内的平均感应电动势的大小;
(2)若线圈总电阻为3Ω,则,10s内线圈中产生的热量大小。
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【题目】如图甲所示,弹簧振子在a、b两点之间做简谱运动,O点为平衡位置,取Ox方向为正方向,从某时刻开始计时得到如图乙所示的振动图象。则( )
A. 振子的振动周期等于t1
B. 在t=t1时刻振子的速度为零
C. 在t=0时刻振子的位置在a点
D. 从t1到t2时间内振子正从O点向b点运动
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【题目】如图所示,半径R=0.5m的绝缘圆形容器左侧有一平行板电容器,电容器内有电场,无磁场,两极板与水平直径平行,下极板刚好在水平半径OA上,下极板有一小孔C。一带正电的粒了从靠近上板处静止释放,经电场加速后从下小孔C处以竖直向下的速度出射,当粒子离开电场后就立即撤掉平行板电容器,同时加上垂直平面向里的匀强磁场B=10-2T。已知粒子的比荷为4108C/kg,C点与圆形容器最左端A距离为d,不计子的重力。求:
(1)当加速电压为U1=200V时,带电粒子在磁场中的运动半径;
(2)如果d=0.2m,为防止粒子打到绝缘容器上,加速电压U应满足什么条件;
(3)将磁场反向,调节加速电压,使粒子能垂直打到绝缘容器壁上,粒子与器壁碰撞后原速反弹且电量不变最后粒子好回到C点,则当d为多大时,粒子回到C点用时最短,最短时间为多少。
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【题目】如图所示,两根相距为L的足够长的光滑导轨的一部分处于在同一水平面内,另一部分与水平面的夹角为θ,质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中,当杆ab在平行于水平导轨的拉力F作用下以大小为v的速度沿导轨匀速运动时,杆cd也恰好处于静止状态.重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 回路中的电流为
B. 杆ab所受拉力的大小为mgsinθ
C. 回路中电流的总功率为mgvsinθ
D. 回路的总电阻为
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【题目】如图1所示,为“验证碰撞中动量守恒”的实验装置,小球1和小球2的半径相同,质量分别为m1和m2,且m1>m2.实验时先让小球1从斜槽上某一固定位置S由静止开始滚下,进入水平轨道后,从轨道未端抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹,重复上连操作10次,得到10个落点痕迹,再把小球2放在水平轨道末端,让小球1仍从位置S由静止滚下,小球1和小球2碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹重复操作10次。M、P,N为三个落点的平均位置,O点是水平轨道来端在记录纸上的竖直投影点,如图2所示。
(1)关于本实验,下列说法正确的是_____
A.斜槽轨道必须光滑
B.如果小球每次从同一位置由静止释放,每次的落点一定是重合的
C.重复操作时发现小球的落点并不重合,说明实验操作中出现了错误
D.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
(2)本实验除了要测量OP、OM,ON的值以外,还必须要测量的物理量有_____
A.小球1的质量m1和小球2的质量m2
B.小球1开始释放的高度h
C.抛出点距地面的高度H
D.小球平抛运动的飞行时间
(3)若所测物理量满足表达式_____(用上问中所测的物理量表示)时,则说明两球的碰撞遵守动量守恒定律。
(4)若改变小球1和小球2的材质(两球半径仍相同),两球碰撞时不仅得到(3)的结论即碰撞遵守动量守恒定律而且满足机械能守恒定律,则根据上述信息可以推断_____。
A.不可能超过2
B.可能超过3
C.MN与OP大小关系不确定
D.MN与OP大小关系确定,且MN=OP
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【题目】图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图,其中D为铁架台,E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略),F为光电门,C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)。此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量m0=1kg)和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答:
(1)在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门之间的高度差h。
(2)取出质量为m的砝码放在A中,剩余砝码都放在B中,让A从位置O由静止开始下降。
(3)记录下遮光条通过光电门的时间t,根据所测数据计算出A下落到F处的速率v=____;下落过程中的加速度大小a=______。
(4)改变m,重复(2)(3)步骤,得到多组m及a的数据,作出____(填“a-m”或“a-”)图像如图乙所示(图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际制单位)
(5)由图像可得,A的质量mA=____kg,B的质量mB=____kg(保留两位有效数字,重力加速度大小g取10m/s2)
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