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【題目】如圖所示,在矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場矩形區(qū)域的邊長ab=L,ad=3L.一粒子源處在ad邊中點(diǎn)O,在t=0時刻粒子源垂直于磁場發(fā)射出大量的同種帶電粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向與Od的夾角分布在0~180°范圍內(nèi).已知在bc邊能接受到的最早到達(dá)的粒子時間為t=t0,粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑R=L,不計粒子的重力和粒子間的相互作用,求
(1)粒子在磁場中的運(yùn)動周期T;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間。
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【題目】如圖甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200cm2,線圈的電阻r=1Ω,線圈外接一個阻值R=4Ω的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。求:
(1)線圈中的感應(yīng)電流的大小和方向;
(2)電阻R兩端電壓及消耗的功率;
(3)前4s內(nèi)通過R的電荷量。
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【題目】在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,有一水平放置的光滑框架,寬度L=0.4m,如圖所示,框架上放置一質(zhì)量m=0.05kg、電阻R=1Ω的金屬桿cd,框架電阻不計。若桿cd在水平外力F的作用下以恒定加速度a=2m/s2由靜止開始向右做勻變速運(yùn)動,求:
(1)5s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢;
(2)第5s末回路中的電流I;
(3)第5s末作用在桿cd上的水平外力F的大小。
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【題目】某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實驗。在足夠大的水平平臺上的A點(diǎn)放置一個光電門,水平平臺上A點(diǎn)右側(cè)摩擦很小可忽略不計,左側(cè)為粗糙水平面,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?/span>g,采用的實驗步驟如下:
①在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片;
②用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質(zhì)量ma、mb;
③a和b間用細(xì)線連接,中間夾一被壓縮了的輕彈簧,靜止放置在平臺上;
④細(xì)線燒斷后,a、b瞬間被彈開,向相反方向運(yùn)動;
⑤記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t;
⑥滑塊a最終停在C點(diǎn)(圖中未畫出),用刻度尺測出AC之間的距離Sa;
⑦小球b從平臺邊緣飛出后,落在水平地面的B點(diǎn),用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點(diǎn)之間的水平距離Sb;
⑧改變彈簧壓縮量,進(jìn)行多次測量。
(1)a球經(jīng)過光電門的速度為:______________(用上述實驗數(shù)據(jù)字母表示)
(2)該實驗要驗證“動量守恒定律”,則只需驗證等式_____________成立即可。(用上述實驗數(shù)據(jù)字母表示)
(3)改變彈簧壓縮量,多次測量后,該實驗小組得到與Sa的關(guān)系圖象如圖乙所示,圖線的斜率為k,則平臺上A點(diǎn)左側(cè)與滑塊a之間的動摩擦因數(shù)大小為______。(用上述實驗數(shù)據(jù)字母表示)
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【題目】小王用水平方向的推力F=100N推一個質(zhì)量為20kg的箱子勻速前進(jìn),如圖甲所示,g取10m/s2。(sin=0.6,cos=0.8),求:
(1)箱子與水平地面間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)若小王不改變拉力的大小,只把力的方向變?yōu)榕c水平方向成37°角斜向上拉靜止的這個箱子,如圖乙所示,拉力作用8.0s后撤去,箱子最多還能運(yùn)動多長距離?
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【題目】如圖所示,一沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向的夾角,小球和車廂相對靜止,小球的質(zhì)量為,取,,,求:
(1)車廂運(yùn)動的加速度;
(2)懸線對小球的拉力大小。
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【題目】為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,現(xiàn)提供如圖所示實驗裝置。請回答下列問題:
(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是__________
A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運(yùn)動
B.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運(yùn)動
C.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動
D.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動
(2)圖為某次實驗得到的紙帶,已知打點(diǎn)計時器每隔0.02s打一次點(diǎn).根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為___________m/s2(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)
(3)保持小車所受的拉力不變,改變小車質(zhì)量m,分別測得不同質(zhì)量時小車加速度a的數(shù)據(jù)如表所示。請在圖的坐標(biāo)紙中作出a-圖像___。根據(jù)a-圖像可以得到的實驗結(jié)論是______________________。
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【題目】類比法、等效法等都是研究和學(xué)習(xí)物理過程中常用的重要方法:
(1)簡諧運(yùn)動是機(jī)械振動中最簡單的一種理想化的運(yùn)動模型。它具有如下特點(diǎn):①簡諧運(yùn)動的物體受到的回復(fù)力,大小與物體偏離平衡位置的位移 x 成正比,方向與 x 方向相反;②簡諧運(yùn)動具有周期性。
通過研究發(fā)現(xiàn):如圖甲,擺長為 L、擺球質(zhì)量為 m 的單擺,在重力場中做小角度擺動時可以看作簡諧振動,其周期為T = 2π,g 為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?/span>
現(xiàn)將該單擺的擺球帶上正電,電量為+q。分別置于豎直向下的勻強(qiáng)電場E(圖乙)、和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場 B(圖丙)中,并均做小角度的簡諧運(yùn)動。已知細(xì)線是絕緣的,類比重力場中的單擺周期公式,分析求出該單擺在乙、丙兩圖中振動的周期。
(2)物理中存在“通量”這個物理量,“通量”的定義要用到高等數(shù)學(xué)知識。在高中階段,對“通量”的定義采用的是簡單化處理方法并輔以形象化物理模型進(jìn)行理解。
①“磁通量”就是一種常見的“通量”。在高中階段我們是這樣來定義“磁通量”的:設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場中,有一個與磁場方向垂直、面積為 S 的平面,我們把 B 與 S 的乘積叫做穿過這個面積的磁通量(圖1),簡稱磁通,用字母 Φ 表示,則 Φ=BS。
如圖2所示,空間存在水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B。一個面積為S 矩形線圈與豎直面間的夾角為θ,試求穿過該矩形線圈的磁通量 Φ。
② “電通量”也是一種常見“通量”。在定義“電通量”時只需要把“磁通量”中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 替換為電場強(qiáng)度 E即可。已知靜電力常量為 k,請同學(xué)們充分運(yùn)用類比的方法解決以下問題:
a.如圖 3,空間存在正點(diǎn)電荷Q ,以點(diǎn)電荷為球心作半徑為 R 的球面。試求通過該球面的電通量 ΦE1;
b.上述情況映射的是靜電場中“高斯定理”,“高斯定理”可以從庫侖定律出發(fā)得到嚴(yán)格證明。“高斯定理”可表述為:通過靜電場中任一閉合曲面的電通量等于閉合曲面內(nèi)所含電荷量 Q 與 4πk 的乘積,即 ΦE=4πkQ;試根據(jù)“高斯定理”證明:一個半徑為R的均勻帶電球體(或球殼)在外部產(chǎn)生的電場,與一個位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同,球外各點(diǎn)的電場強(qiáng)度也是 =k (r),式中 r 是球心到該點(diǎn)的距離,為整個球體所帶的電荷量。
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【題目】通過兩個定滑輪,用兩根細(xì)線去拉伸一根一端固定在墻上的橡皮筋OP。過滑輪A的線上掛上三個鉤碼,過滑輪B的線上掛上四個鉤碼,兩根細(xì)線都接在橡皮筋的P端,在兩個拉力的共同作用下,使橡皮筋從P點(diǎn)水平地拉伸到點(diǎn),此時兩根細(xì)線間夾角為90°,如圖所示,如果改用一根細(xì)線,繞過一只滑輪,要取得同樣的效果,滑輪必須安裝在_________,掛上____________個鉤碼。
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【題目】直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由永磁鐵和矩形線圈構(gòu)成,如圖1所示,F(xiàn)將標(biāo)有“3V,3W”的直流電動機(jī),串聯(lián)一個滑動變阻器接在電動勢為E =4. 0V、內(nèi)阻為r=0.40Ω的電源的兩端,如圖2所示。已知電動機(jī)線圈的電阻Ro =0. 10Ω,不計其它電阻。
(1)若滑動變阻器接人電路的阻值R1=3.5Ω,且電動機(jī)卡住不轉(zhuǎn),求此時電路中的電流I1。
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器接人電路的阻值,或電動機(jī)工作時的負(fù)載發(fā)生變化,回路中的電流I及電源的輸出功率P隨之改變。
a.請從理論上推導(dǎo)P與,的關(guān)系式,并在圖3中定性畫出P-I圖像;
b.求該電源對外電路能夠輸出的最大功率Pm。
(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器接人電路的阻值,使電動機(jī)正常工作,F(xiàn)保持滑動變阻器接人電路的阻值不變,增加電動機(jī)的負(fù)載,電動機(jī)將通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。請分析說明在這個過程中,電路中的電流如何變化。
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