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【題目】如圖,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。
(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通過僅測量___(填選項前的符號),間接地解決這個問題。
A.小球開始釋放高度h
B.小球拋出點距地面的高度H
C.小球做平拋運動的射程
(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP。然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù)。接下來要完成的必要步驟是___。(填選項前的符號)
A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2
B.測量小球m1開始釋放高度h
C.測量拋出點距地面的高度H
D.測量平拋射程OM,ON
E.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為___(用(2)中測量的量表示);若碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達式為___(用(2)中測量的量表示)
(4)有同學(xué)認(rèn)為,在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì),其它條件不變,可以使被碰小球做平拋運動的射程增大。經(jīng)測定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地點的平均位置距O點的距離如圖所示。請你用已知的數(shù)據(jù),分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程ON的最大值為___cm。
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【題目】某同學(xué)利用如圖所示裝置進行“驗證牛頓第二定律”的實驗,圖中A為帶有砝碼的小車(車上裝有擋光窄片),B為光電門,C為一端帶有滑輪的長木板(長木板上附有刻度尺),D為裝有沙的沙桶,沙桶通過細(xì)線繞過滑輪連接在小車上,重力加速度為g,試解答下列問題:
(1)為了能完成該實驗,還需要的實驗器材是_____________________。
(2)小車在細(xì)線拉力的作用下,從長木板左端某位置由靜止開始做 勻加速直線運動,通過長木板上的刻度尺可以讀出小車上擋光窄 片到光電門的距離s,通過光電門讀出窄片經(jīng)過光電門的擋光時間為△t,已知窄片的寬度為d,則小車經(jīng)過光電門時速度為_______;小車在此過程中的加速度為_______(用題中給出的字母表示)。
(3)該同學(xué)在實驗過程中測出小車A及車上砝碼與窄片的總質(zhì)量為M,沙及沙桶的總質(zhì)量為m,他用沙及沙桶的重力mg作為細(xì)線的拉力F,即F=mg,在上述實驗過程中測出小車運動的加速度為a,在實驗過程中,他還注意平衡小車在運動過程中所受的摩擦阻力,所有操作均正確,他通過多次實驗、測量、計算和分析后發(fā)現(xiàn)小車運動的加速度a總是略小于細(xì)線拉力F與小車總質(zhì)量的比值,即a<,你認(rèn)為這種誤差屬于______________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。
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【題目】質(zhì)譜儀原理如圖所示,a為粒子加速器,電壓為U1;b為速度選擇器,磁場與電場正交,磁感應(yīng)強度為B1,板間距離為d;c為偏轉(zhuǎn)分離器,磁感應(yīng)強度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子(不計重力),經(jīng)加速后,該粒子恰能通過速度選擇器,粒子進入分離器后做勻速圓周運動.求:
(1)粒子的速度v為多少?
(2)速度選擇器的電壓U2為多少?
(3)粒子在B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R為多大?
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【題目】如圖所示,平面直角坐標(biāo)系的第二象限內(nèi)存在與水平方向成45、大小為E1的勻強電場,一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球從點靜止釋放,穿過y軸后,在y軸和豎直線PQ之間的第一象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場B1,整個第一象限內(nèi)都有豎直向上的勻強電場E2,且,小球在里面恰好能做勻速圓周運動在y軸與PQ之間的第四象限內(nèi)有一豎直向上,大小為的勻強電場;而在一、四象限PQ的右側(cè)是一大小為,方向垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場。已知PQ與x軸的交點坐標(biāo)為。求:
(1)小球第一次進入第一象限時的速度大;
(2)小球第二次通過PQ的坐標(biāo);
(3)從開始釋放到第二次通過PQ一共經(jīng)歷的時間。
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【題目】如圖所示,在xoy平面內(nèi),有一以坐標(biāo)原點O為圓心、R為半徑的圓形區(qū)圓周與坐標(biāo)軸分別交于a、b、c、d點。x軸下方圓弧bd與b′d′是兩個半圓形同心圓弧,bd和b′d′之間的區(qū)域內(nèi)分布著輻射狀的電場,電場方向指向原點O,其間的電勢差為U;x軸上方圓周外區(qū)域,存在著上邊界為y=2R的垂直紙面向里的足夠大勻強磁場,圓周內(nèi)無磁場。圓弧b′d′上均勻分布著質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,它們被輻射狀的電場由靜止加速后通過坐標(biāo)原點O,并進入磁場。不計粒子的重力以及粒子之間的相互作用,不考慮粒子從磁場返回圓形區(qū)域邊界后的運動。
(1)粒子經(jīng)電場加速后,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)運動的時間為多大?
(2)若從a點進入磁場的粒子不能從磁場上邊界射出磁場,則磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足什么條件?
(3要使粒子能夠垂直于磁場上邊界射出磁場,求磁場的磁感應(yīng)強度的最大值B0;并求出此時從磁場上邊界垂直射出的粒子在磁場中運動的時間;
(4)當(dāng)磁場中的磁感應(yīng)強度大小為第(3)問中B0的倍時,求能從磁場上邊界射出粒子的邊界寬度。
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【題目】如圖所示,水平導(dǎo)體棒AB被兩根豎直細(xì)線懸掛,置于垂直紙面向里的勻強磁場中,已知磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5 T,導(dǎo)體棒長L=1 m,質(zhì)量m=0.5 kg,重力加速度g=10 m/s2。當(dāng)導(dǎo)體棒中通以從A到B的電流時,
(1)判斷導(dǎo)體棒所受安培力的方向;
(2)當(dāng)電流I=2 A時,求導(dǎo)體棒所受安培力的大小F;
(3)導(dǎo)體棒中通過的電流I′為多大時,細(xì)線中拉力為1N。
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【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi),AB為水平放置的絕緣粗糙軌道,CD為豎直放置的足夠長絕緣粗糙軌道,AB與CD通過四分之一絕緣光滑圓弧形軌道平滑連接,圓弧的圓心為O,半徑R=0.50m,軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度的大小E=1.0×104N/C,現(xiàn)有質(zhì)量m=0.20kg,電荷量q=8.0×10-4C的帶電體(可視為質(zhì)點),從A點由靜止開始運動,已知SAB=1.0m,帶電體與軌道AB、CD間的動摩擦因數(shù)均為0.5,假定帶電體與軌道之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.求:(取g=10m/s2)
(1)帶電體運動到圓弧軌道C點時的速度大。
(2)帶電體最終停在何處.
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【題目】如圖所示,將某正粒子放射源置于原點O,其向各方向射出的粒子速度大小均為v0、質(zhì)量均為m、電荷量均為q。在0≤y≤d的一、二象限范圍內(nèi)分布著一個勻強電場,方向與y軸正向相同。在d<y≤2d的一、二象限范圍內(nèi)分布著一個勻強磁場,磁場方向垂直xoy平面向里。粒子離開電場上邊緣y= d時,能夠到達的最右側(cè)的位置為(1.5d,d), 最終恰好沒有粒子從y=2d的邊緣離開磁場。已知: sin30°=0.5, cos30°= ,sin37°=0.6, cos37°=0.8, sin 45°=,cos45°=,不計粒子重力以及粒子間的相互作用。求:
(1)電場強度E.
(2)磁感應(yīng)強度B
(3)粒子在磁場中運動的最長時間.
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【題目】在水平地面上,固定著光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ,導(dǎo)軌寬度d=0.5m, 在MP端連接著阻值為R=1.5Ω的電阻,空間存在著豎直向下的勻強磁場,磁感強度B=1T,在導(dǎo)軌上放置著垂直于導(dǎo)軌,阻值r=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌保持良好接觸,導(dǎo)體棒的長度與導(dǎo)軌寬度相等,其余電阻忽略不計,導(dǎo)體棒在恒力F=1N的水平拉力作用下,從靜止開始向右運動。求:
(1)當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為4m/s時,ab兩端的電壓和流經(jīng)R的電流方向
(2)導(dǎo)體棒所能達到的最大速度
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【題目】矩形區(qū)域I、II中分別存在垂直于紙面的勻強磁場,磁場方向如圖所示。區(qū)域I寬度2d,區(qū)域II寬度d,一個質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電的粒子以速度v,從P點沿紙面垂直磁場邊界射入磁場,穿過區(qū)域I后從MN上的S點射入?yún)^(qū)域II,粒子在S點的速度方向與MN的夾角為,最終從區(qū)域II左邊界從Q點圖中未畫出回到區(qū)域I,不計粒子重力。求:
區(qū)域I中磁感應(yīng)強度的大;
粒子沒有從區(qū)域II的右邊界射出磁場,則區(qū)域II磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)滿足什么條件。
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