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【題目】導(dǎo)線中帶電粒子的定向移動形成電流,電流可以從宏觀和微觀兩個角度來認識。
(1)一段通電直導(dǎo)線的橫截面積為S,單位體積的帶電粒子數(shù)為n,到西安中每個帶電粒子定向移動的速率為v,粒子的電荷量為q,并認為做定向運動的電荷是正電荷。
a.試推導(dǎo)出電流的微觀表達式;
b.如圖所示,電荷定向運動時所受洛倫茲力的矢量和,在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力。按照這個思路,請你嘗試由安培力的表達式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達式。
(2)經(jīng)典物理學(xué)認為金屬導(dǎo)體總恒定電場形成穩(wěn)恒電流。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下,定向運動形成電流。自由電子在定向運動的過程中,不斷地與金屬離子發(fā)生碰撞。碰撞后自由電子定向運動的速度變?yōu)榱,將能量轉(zhuǎn)移給金屬離子,使得金屬離子的熱運動更加劇烈。自由電子定向運動過程中,頻繁地與金屬離子碰撞產(chǎn)生了焦耳熱。某金屬直導(dǎo)線電阻為R,通過的電流為I。請從宏觀和微觀相聯(lián)系的角度,推導(dǎo)在時間t內(nèi)導(dǎo)線中產(chǎn)生的焦耳熱為(需要的物理量可自設(shè))。
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【題目】如圖為利用氣墊導(dǎo)軌(滑塊在該導(dǎo)軌上運動時所受阻力可忽略)驗證機械能守恒定律的實驗裝置,完成以下填空.
實驗步驟如下:
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平.
②測出擋光條的寬度l和兩光電門中心之間的距離s.
③將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動時,釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.
④讀出滑塊分別通過光電門1和光電門2的擋光時間Δt1和Δt2.
⑤用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.
⑥滑塊通過光電門1和光電門2時,可以確定系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1=_________________和Ek2=____________________.
⑦在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=__________.(重力加速度為g)
⑧如果滿足關(guān)系式______________,則可認為驗證了機械能守恒定律.
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【題目】如圖所示,一光滑桿固定在底座上,構(gòu)成支架,放置在水平地面上,光滑桿沿豎直方向,一勁度系數(shù)為 k的輕彈簧套在光滑桿上,一套在桿上的圓弧從距彈簧上端H處由靜止釋放,接觸彈簧后,將彈簧壓縮,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)。已知圓環(huán)的質(zhì)量為m,重力加速度為g,不計空氣阻力,取豎直向下為正方向,圓弧剛接觸彈簧時的位置為坐標(biāo)原點O,建立x軸。
(1)請畫出彈簧彈力F隨壓縮量x變化的圖線;并根據(jù)圖像確定彈力做功的規(guī)律。
(2)求圓環(huán)下落過程中的最大動能;
(3)證明在圓環(huán)壓縮彈簧的過程中機械能是守恒的。
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【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律.
(1)該同學(xué)開始實驗時情形如圖甲所示,接通電源釋放紙帶.請指出該同學(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑?/span>
①___________________;
②___________________.
(2)該同學(xué)經(jīng)修改錯誤并正確操作,讓質(zhì)量為1 kg的重錘下落,通過打點計時器在紙帶上記錄運動過程,打點計時器所接電源為頻率是50 Hz的交變電源,紙帶打點如圖乙所示.
紙帶上O點為重錘自由下落時的打點起點(O、A間有點未畫出),選取的計數(shù)點A、B、C、D依次間隔一個點(圖中未畫出),各計數(shù)點與O點距離如圖乙所示,單位為mm,重力加速度為9.8 m/s2,則:(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
根據(jù)紙帶,打點計時器打下B點時,重錘速度vB=________,重錘動能EkB=________,從開始下落算起,打點計時器記錄B點時,重錘勢能減少量為________.由此可以得到的實驗結(jié)論是:________________.
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【題目】如圖所示,在熒光屏的左側(cè)空間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向下,電場強度為,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度為B=0.2T。場中A點與熒光屏的距離為L=0.4m,一個帶正電粒子,從A點以某一速度垂直射向熒光屏,恰好能夠做勻速直線運動,打在屏上的O點(不計粒子重力)
(1)求粒子做勻速直線運動的速度大小v;
(2)若撤去磁場,保持電場不變,粒子只在電場力的作用下運動,打在屏上的位置距O點的距離,求粒子的比荷;
(3)若撤去電場,保持磁場不變,粒子只在磁場力的作用下運動,求打在屏上的位置與O點的距離。
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【題目】兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角的光滑絕緣斜面上,頂部接有一阻值R=3Ω的定值電阻,下端開口,軌道間距L=1m.整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直斜面向上.質(zhì)量m=1kg的金屬棒ab,由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運動,運動時始終垂直于導(dǎo)軌,且與導(dǎo)軌接觸良好。從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中,金屬棒下降的豎直高度為h=3m,金屬棒ab在導(dǎo)軌之間的電阻,電路中其余電阻不計, ,取.求:
(1)金屬棒ab達到的最大速度;
(2)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運動速度時的加速度大;
(3)從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量;
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【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m的木塊靠在豎直粗糙墻壁上,且受到水平力F的作用,下列說法正確的是
A. 若木塊靜止,則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg,方向豎直向上
B. 若木塊靜止,當(dāng)F增大時,木塊受到靜摩擦力隨之增大
C. 木塊沿墻壁向下運動時,墻壁對木塊的彈力始終與力F等大反向
D. 若木塊靜止,當(dāng)撤去F,木塊沿墻壁下滑時,木塊不受滑動摩擦力作用
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【題目】跳臺滑雪是冬奧會的比賽項目之一,如圖位移簡化后的跳臺滑雪的雪道示意圖。助滑坡由AB和BC組成,AB為斜坡,BC為R=10m的圓弧面,二者相切與B點,與水平面相切于C,AC豎直高度差,CD為豎直跳臺,運動員連通滑雪裝備總質(zhì)量為80kg,從A點由靜止滑下,通過C點水平飛出,飛行一段時間落到著陸到DE上,CE間水平方向的距離x=100m,豎直高度差為,不計空氣阻力,取,求:
(1)運動員到達C點的速度大;
(2)運動員到達C點時對滑道的壓力大;
(3)運動員由A滑到C雪坡阻力做了多少功.
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【題目】在“驗證機械能守恒定律”的實驗中:
(1)從下列器材中選出實驗所必須的,其編號為________.
A.打點計時器(包括紙帶)
B.重物
C.天平
D.毫米刻度尺
E.秒表
F.運動小車
(2)打點計時器的安裝放置要求為________;開始打點計時的時候,應(yīng)先________,然后________.
(3)實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是________________,使重物獲得的動能往往________.為減小誤差,懸掛在紙帶下的重物應(yīng)選擇_______________________.
(4)如果以為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的-h(huán)圖線是________,該線的斜率等于_____________.
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【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一微安表(滿偏電流為100μA,內(nèi)阻大約為2700Ω)的內(nèi)阻,可使用的器材有:兩個滑動變阻器、(其中一個阻值為0~20Ω,另一個阻值為0~2000Ω);電阻箱(最大阻值為99999.9Ω);電源E(電動勢約為1.5V);單刀雙擲開關(guān)和.C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片.
(1)按原理圖甲將圖乙中的實物電路圖補充完整。____
(2)完成下列填空:
①的阻值為_______Ω(填“20”或“2000”)
②為了保護微安表,開始時將的滑片C滑到接近圖(a)中的滑動變阻器的端______(填“左”或“右”)對應(yīng)的位置;將的滑片D置于中間位置附近.
③將電阻箱的阻值置于2500Ω,接通.將的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)的滑片D的位置、最終使得接通前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明接通前B與D所在位置的電勢______(填“相等”或“不相等”)
④將電阻箱和微安表位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將的阻值置于3025Ω時,在接通前后,微安表的示數(shù)也保持不變.待微安表的內(nèi)阻為______Ω.
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