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【题目】(1)试证明:“静止的通电导线在磁场中受到的安培力,在数值上等于大量定向运动的电荷受到的洛伦兹力的总和”。以一段柱状通电直导线为例,设导线的横截面积为S,长度为L,单位体积内自由电荷数为n,电荷电量为q,电荷定向移动的平均速率为v。假定在金属导体中正电荷定向移动形成电流,得到结果具有普遍性(本假定同样适用于以下两问)。
(2)如图所示,接通电路后,导体棒在安培力作用下向右运动。此时,导体中自由电荷既在电场力作用下沿导体棒运动,又随导体棒沿水平方向运动,从而导致运动电荷所受洛伦兹力与宏观安培力不在同一方向。
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在此模型中,请证明:安培力对导体棒做功,在数值上等于大量可自由运动电荷所受洛伦兹力的某个分力对电荷做功的总和。
为方便证明,可设电源电动势为E,导体棒的电阻为R,其长度为L,恰好等于平行轨道间距,整个装置处于竖直、向下磁感应强度为B的匀强磁场中,忽略电源和金属导轨的电阻。导体棒在安培力和摩擦力的作用下,向右以速度vx做匀速直线运动,在时间t内由实线位置运动到虚线位置;同时棒内某个正电荷在该时间t内从a位置定向运动到b位置。如在证明过程中,还需用到其他物理量,请自行假设。
(3)在(2)问所涉及的模型中,通过导体棒的电流:
。这是因为导体在运动过程中会切割磁感线,产生“反电动势E”。请你根据该过程的微观机制,利用电动势的定义,求出图示模型中的反电动势E,并写出通过导体棒的电流I。
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【题目】一带负电的粒子在电场中做直线运动的速度图象如图所示,在第2s 和第8s时刻分别经过M、N两点,已知运动过程中粒子仅受电场力的作用,则以下判断正确的是
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A.该电场一定是匀强电场
B.M点的电势低于N点的电势
C.从M点到N点的过程中,电势能逐渐增大
D.带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力
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【题目】如图甲所示,在平静的水面下深h处有一个点光源s,它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区域周围为环状区域,且为a光的颜色(见图乙)设b光的折射率为n,则下列说法正确的是( )
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A. 在水中,a光的波长比b光小
B. 水对a光的折射率比b光小
C. 在水中,a光的传播速度比b光大
D. 复色光圆形区域的面积为S=![]()
E. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光窄
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【题目】如图所示两小滑块分别静止在平台的两端,间距x=6.25m,质量分别为m1=1kg、m2=2kg水平面上依次排放两块完全相同的木板A、B,其长度均为L=2.5m,质量均为M=1kg,木板上表面与平台等高滑块与平台间、木板与水平面间的动摩擦因数均为μ1=0.2,滑块与木板间的动摩擦因数均为μ2,现给滑块m1一水平向右的初速度v0=13m/s,一段时间后与m2发生弹性碰撞.最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,g取10m/s2.求:
(1)碰前滑块m1的速度大小及碰后滑块m2的速度大小
(2)若滑块m2滑上木板A时,木板不动而滑上木板B时,木板B开始滑动,则μ2应满足什么条件
(3)若μ2=0.8求木板B的位移大小
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【题目】如图甲所示,电阻不计且间距L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端接一阻值R=2 Ω的电阻,虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2T。现将质量m=0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。金属杆从静止开始,下落0.3 m的过程中,加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示,g取10 m/s2,求:
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(1)金属杆刚进入磁场时,速度的大小v0;
(2)金属杆从静止开始下落0.3m的过程中,在电阻R上产生的热量Q;
(3)在图丙的坐标系中,定性画出回路中电流随时间变化的图线,并说明图线与坐标轴围成面积的物理意义(以金属杆进入磁场时为计时起点)。
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【题目】“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图(a)所示,其中R为定值电阻,R为滑动变阻器。
(1)器材A是_____传感器;
(2)测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图(b)所示,则电源电动势E=_____V,内阻r=_____Ω。
(3)某同学用电流传感器和电阻箱与电源组成如图(c)所示的电路,改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流I,由实验数据做出R﹣
图线,若该图线的斜率为k,则电源电动势为_____;该同学没有采用测两组数据、解方程组求电动势和内阻的方法,原因是_____。
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【题目】如图为一匀强电场,某带电粒子从A点运动到B点.在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J,电场力做的功为1.5J.则下列说法正确的是
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A. 粒子带负电
B. 粒子在A点的电势能比在B点少1.5J
C. 粒子在A点的动能比在B点多0.5J
D. 粒子在A点的机械能比在B点少1.5J
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【题目】如图所示,在直角坐标系xoy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场.一个质量为m、带电+q的微粒,在A点(0,3)以初速度v0=120m/s平行x轴射入电场区域,然后从电场区域进入磁场,又从磁场进入电场,并且先后只通过x轴上的p点(6,0)和Q点(8,0)各一次.已知该微粒的比荷为
=102C/kg,微粒重力不计,求:
(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小;
(2)求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角,并画出带电微粒在电磁场中由A至Q的运动轨迹;
(3)电场强度E和磁感强度B的大小.
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【题目】某同学用图甲所示的电路研究某种型号电池的电动势及内阻图中R0为5Ω的定值电阻,两个电压表均为理想电压表。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙中的的实物图补充完整_______
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(2)闭合开关,电压表V1 、V2的示数分别为U1、U2,调节滑动变阻器,得到多组U1、U2,作出电池的U1-U2曲线如图丙。由此可知电池的电动势为___________V,U2较大时电池的内阻将___________(选填“增大”、“不变”或“减小”)
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(3)若将图甲所示的电路图中的滑动变阻器换成R=20Ω的定值电阻,闭合开关后电阻R消耗的电功率为___________W(计算结果保留两位有效数字)。
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【题目】如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动在圆形卡纸的旁边安装一个改装过的打点计时器,已知打点计时器的打点频率为50Hz。
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下面是该实验的实验步骤:
I.按实验要求安装器材;
Ⅱ.启动电动机,使圆形卡纸转动起来;
Ⅲ.转动稳定后,接通打点计时器的电源,在卡纸边缘打点;
Ⅳ.断开打点计时器和电动机电源;
V.根据卡纸上留下的部分痕迹,测出某两点间的圆心角,如图乙所示计算出电动机的角速度.
①实验中使用电磁打点计时器,学生电源应采用下图中的___________接法(填“A”或“B”)
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②若测得图乙中θ=120°,则电动机转动的角速度ω=___________rad/s
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