【題目】如圖所示(俯視),MN和PQ是兩根固定在同一水平面上的足夠長且電阻不計的平行金屬導軌.兩導軌間距為L=0.2m,其間有一個方向垂直水平面豎直向下的勻強磁場B1=5.0T。導軌上NQ之間接一電阻R1=0.40,阻值為R2=0.10的金屬桿垂直導軌放置并與導軌始終保持良好接觸。兩導軌右端通過金屬導線分別與電容器C的兩極相連。電容器C緊靠著帶小孔a(只能容一個粒子通過)的固定絕緣彈性圓筒。圓筒內(nèi)壁光滑,筒內(nèi)有垂直水平面豎直向下的勻強磁場B2,O是圓筒的圓心,圓筒的內(nèi)半徑為r=0.40m。
(1)用一個大小恒為10N,平行于MN水平向左的外力F拉金屬桿,使桿從靜止開始向左運動求:當金屬桿最終勻速運動時桿的速度大;
(2)當金屬桿處于(1)問中的勻速運動狀態(tài)時,電容器C內(nèi)緊靠極板且正對a孔的D處有一個帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電容器C加速后從a孔垂直磁場B2并正對著圓心O進入筒中,該帶電粒子與圓筒壁碰撞四次后恰好又從小孔a射出圓筒。已知粒子的比荷q/m=5×107(C/kg),該帶電粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞時電量和能量都不損失,不計粒子重力和空氣阻力,則磁感應強度B2 多大(結(jié)果允許含有三角函數(shù)式)。
【答案】(1)
(2)(ⅰ)情形1:每段軌跡圓弧對應的圓心角為 得:
(ⅱ)情形2:每段軌跡圓弧對應的圓心角為 將數(shù)據(jù)代式得
【解析】(1)金屬桿先做加速度變小的加速運動,最終以最大速度勻速運動.設(shè)桿勻速運動時速度為v,
將已知數(shù)據(jù)代入得:
(2)設(shè)桿勻速運動時C兩極板間的電壓為U,帶電粒子進入圓筒的速率為V.在磁場中作勻速圓周運動的半徑為R,由于C與電阻R1并聯(lián),
據(jù)歐姆定律得,
據(jù)動能定理有,
帶電粒子在磁場中作勻速圓周運動,
由于帶電粒子與圓筒壁碰撞時無電量和能量損失,那么每次碰撞前后粒子速度大小不變.速度方向總是沿著圓筒半徑方向,4個碰撞點與小孔a恰好將圓筒壁五等分,粒子在圓筒內(nèi)的軌跡具有對稱性,由5段相同的圓弧組成,設(shè)每段軌跡圓弧對應的圓心角為,則由幾何關(guān)系可得:
有兩種情形符合題意(如圖所示):
(ⅰ)情形1:每段軌跡圓弧對應的圓心角為
得:
(ⅱ)情形2:每段軌跡圓弧對應的圓心角為
將數(shù)據(jù)代式得
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【題目】如圖所示,PR是固定在水平地面上的長L=0.64m的絕緣平板.擋板R固定在平板的右端.整個空間有一個平行于PR的勻強電場E,在板的右半部分有一垂直于紙面向里的勻強磁場,磁場的寬度d=0.32m.一個質(zhì)量m=5.0×10﹣4kg、帶電荷量q=5.0×10﹣2C的可視為質(zhì)點的物體,在電場力的作用下從板的P端由靜止開始向右做勻加速運動,經(jīng)D點進入磁場后恰能做勻速直線運動.當物體碰到擋板R后被彈回,若在碰撞瞬間撤去電場(不計撤去電場對磁場的影響),物體返回時在磁場中仍做勻速運動,離開磁場后做減速運動,停在C點,.若物體與平板間的動摩擦因數(shù)μ=0.20,g取10m/s2.
(1)判斷電場強度的方向及物體是帶正電還是帶負電.(無需說明理由)
(2)求磁感應強度B的大小.
(3)求物體與擋板碰撞過程中損失的機械能.
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【題目】通過電阻R的電流為I時,在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q , 若電阻為2R , 電流為2I , 則在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q .
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【題目】在一水平向右勻速傳輸?shù)膫魉蛶У淖蠖薃點,每隔T的時間,輕放上一個相同的工件,已知工件與傳送帶間動摩擦因素為,工件質(zhì)量均為m,經(jīng)測量,發(fā)現(xiàn)后面那些已經(jīng)和傳送帶達到相同速度的工件之間的距離為x,下列判斷正確的有
A.傳送帶的速度為
B.傳送帶的速度為
C.每個工件與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為
D.在一段較長的時間內(nèi),傳送帶因為傳送工件而將多消耗的能量為
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【題目】以下關(guān)于物理學知識的敘述,其中正確的是( )
A.用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振
B.麥克斯韋預言了電磁波的存在,赫茲用實驗證實了電磁波的存在
C.交警通過發(fā)射超聲波測量車速是利用了波的干涉原理
D.狹義相對論認為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的
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【題目】甲、乙兩物體同時從同一位置出發(fā)沿同一直線運動,它們的v-t圖像如圖所示,則下列判斷正確的是
A. 甲做勻速直線運動,乙先做勻加速運動然后做勻減速直線運動
B. 兩物體兩次相遇的時刻分別是1s末和4s末
C. 乙在6s末重新回到出發(fā)點
D. 第2s末乙物體的運動方向改變
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【題目】如圖所示,有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直軌道平面的勻強磁場B,一根質(zhì)量為m的金屬桿MN從軌道上由靜止滑下,經(jīng)過足夠長的時間后,流經(jīng)金屬棒的電流達到最大,金屬桿做勻速運動,金屬桿和軌道電阻均不計。則( )
A.下滑過程中,金屬桿中的電流方向為從M到N
B.加速運動過程中,金屬桿克服安培力做的功大于可變電阻R產(chǎn)生的焦耳熱
C.勻速運動過程中,金屬桿的重力功率等于可變電阻R的發(fā)熱功
D.若R增大,流經(jīng)金屬棒的最大電流將減小
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【題目】“研究共點力的合成”的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OB與OC為細繩,圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖示。
(1)圖乙中的F和兩力中,方向一定沿AO方向的是______。
(2)本實驗采用的科學方法是_____(填字母序號)
A.邏輯推理法 B.等效替代法
C.控制變量法 D.建立物理模型法
(3)實驗中可減小誤差的措施有______(填字母序號)
A.兩條細繩OB和OC要等長
B.兩個分力間夾角要等于90°,以便算出合力的大小
C.拉橡皮筋時,彈簧秤、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行
D.AO間距離要適當,將橡皮筋拉至結(jié)點O時,拉力要適當大些
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【題目】設(shè)汽車的牽引力不變,所受阻力與車重成正比,運輸棉花的汽車在平直路面上原來勻速行駛,突然開始下大雨后,雨水不斷浸入棉花,使車重增加時,關(guān)于車的運動情況說法正確的是( )
A.所受合外力逐漸變小
B.所受合外力逐漸變大
C.做加速度逐漸增大的變減速運動
D.做加速度逐漸減小的變加速運動
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