【題目】如圖所示,MN和PQ是兩根放在豎直面內(nèi)且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,相距l=1.2m。導(dǎo)軌處在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中。一根電阻為r=0.2Ω的金屬棒ab可緊貼導(dǎo)軌左右運動。兩塊平行的、相距d=0.8m、長度L=1.2m的水平放置的金屬板A和C分別與兩平行導(dǎo)軌相連接,圖中跨接在兩導(dǎo)軌間的電阻R1=2Ω,R2=0.5Ω。其余電阻忽略不計。質(zhì)量m=0.01kg、帶電量q=-0.04C的小球(重力不可忽略、可視為質(zhì)點)以某一速度v0=6m/s沿金屬板A和C的中線射入板間,恰能從A板的右邊緣射出金屬板(g取10m/s2)。求:
(1)兩金屬板A和C間的電壓;
(2)金屬棒ab的速度大小和方向。
【答案】(1)6V(2)15m/s向右
【解析】
(1)小球在金屬板間做平拋運動,根據(jù)水平位移和豎直位移,由運動學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律即可求得兩金屬板A和C間的電壓.
(2)金屬板間的電壓等于導(dǎo)體棒ab的路端電壓;結(jié)合電路的結(jié)構(gòu),根據(jù)歐姆定律得到板間電壓與感應(yīng)電動勢的關(guān)系從而求解E,根據(jù)E=BLv求解金屬棒ab的速度.
(1)根據(jù)題意,小球在金屬板間做平拋運動,根據(jù)平拋運動規(guī)律
L=v0t
解得:
由牛頓第二定律可得F-mg= ma
解得 U=6V
(2)金屬板A、C間的電壓 U=IR
=0.4Ω
回路中電流
解得:
由于小球帶負(fù)電,電場力向上,所以電場方向向下,A板必須帶正電,金屬棒ab的a點應(yīng)為感應(yīng)電動勢的正極,根據(jù)右手定則,金屬棒ab應(yīng)向右運動.
設(shè)金屬棒ab的速度為v,則E=BLv
聯(lián)立以上各式解得v=15m/s
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【題目】如圖所示,正方形abcd區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強磁場,O點是cd邊的中點。一個帶正電的粒子僅在磁場力的作用下,從O點沿紙面以垂直于cd邊的速度射入磁場,經(jīng)過時間t0剛好從c點射出磁場,F(xiàn)讓該粒子從O點沿紙面以與Od成30o角的方向,分別以大小不同的速率射入磁場,則關(guān)于該粒子在磁場中運動的時間t和離開正方形區(qū)域位置,下列分析正確的是( )
A. 若,則它一定從dc邊射出磁場
B. 若,則它一定從cb邊射出磁場
C. 若,則它一定從ba邊射出磁場
D. 若,則它一定從da邊射出磁場
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【題目】一導(dǎo)體材料的樣品的體積為a×b×c, A′、C、A、C′為其四個側(cè)面,如圖所示.已知導(dǎo)體樣品中載流子是自由電子,且單位體積中的自由電子數(shù)為n,電阻率為ρ,電子的電荷量為e,沿x方向通有電流I.
(1)導(dǎo)體樣品A′、A兩個側(cè)面之間的電壓是________,導(dǎo)體樣品中自由電子定向移動的速率是________.
(2)將該導(dǎo)體樣品放在勻強磁場中,磁場方向沿z軸正方向,則導(dǎo)體側(cè)面C的電勢________(填“高于”、“低于”或“等于”)側(cè)面C′的電勢.
(3)在(2)中,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,沿x方向的電流仍為I,若測得C、C′兩側(cè)面的電勢差為U,則勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小為 。
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【題目】某實驗小組欲測定內(nèi)阻約為 5的電動機內(nèi)線圈繞組所用導(dǎo)線的長度,首先找到與繞組相同規(guī)格的一小段導(dǎo)線。
(1)用螺旋測微器測定導(dǎo)線的直徑,測量結(jié)果如圖(a)所示,則導(dǎo)線的直徑為d =__________mm;
實驗小組找到以下器材:
電流表 A(0-30mA,內(nèi)阻約為 10);電壓表 V(0-3V,內(nèi)阻為 2k);滑動變阻器 R (0-50);定值電阻R0(90);電源(4V,內(nèi)阻約為 1);開關(guān)及導(dǎo)線若干。
(2)小組中同學(xué)甲設(shè)計了如圖(b)所示測量電路,接通電源后電動機正常工作,測得電壓表和電流表示數(shù) U、I,于是該同學(xué)就計算出電動機線圈導(dǎo)線的電阻為,你認(rèn)為該同學(xué)的測量和計算有哪些不妥或錯誤_________
A.電流表用內(nèi)接
B.測電動機線圈內(nèi)阻時電動機轉(zhuǎn)動,用計算電動機線圈電阻
C.滑動變阻器用分壓接法
D.電壓表的量程
(3)根據(jù)(2)中的判斷,并盡可能減小實驗誤差,請你重新設(shè)計實驗電路,并在圖(c)虛線框中將電路補充完整;
(4)若實驗測得電動機線圈電阻為RM,查閱資料知道此規(guī)格導(dǎo)線的電阻率為ρ,則線圈導(dǎo)線的長度表達(dá)式為____________________(用測量所得物理量的符號表示)。
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【題目】在xOy平面內(nèi)的第一象限內(nèi),x=4d處豎直放置一個長的粒子吸收板AB,在AB左側(cè)存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。在原點O處有一粒子源,可沿y軸正向射出質(zhì)量為m、電量為+q的不同速率的帶電粒子,不計粒子的重力
(1)若射出的粒子能打在AB板上,求粒子速率v的范圍;
(2)若在點C(8d,0)處放置一粒子回收器,在B、C間放一擋板(粒子與擋板碰撞無能量損失),為回收恰從B點進入AB右側(cè)區(qū)間的粒子,需在AB右側(cè)加一垂直紙面向外的勻強磁場(圖中未畫出),求此磁場磁感應(yīng)強度的大小和此類粒子從O點發(fā)射到進入回收器所用時間。
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【題目】如圖所示,左側(cè)裝置內(nèi)存在著勻強磁場和方向豎直向下的勻強電場,裝置上下兩極板間電勢差為U,間距為L,右側(cè)為“梯形”勻強磁場區(qū)域ACDH,其中,AH//CD,。一束電荷量大小為q、質(zhì)量不等的帶電粒子(不計重力、可視為質(zhì)點),從狹縫S1射入左側(cè)裝置中恰能沿水平直線運動并從狹縫S2射出,接著粒子垂直于AH、由AH的中點M射入“梯形”區(qū)域,最后全部從邊界AC射出。若兩個區(qū)域的磁場方向均水平(垂直于紙面向里)、磁感應(yīng)強度大小均為B,“梯形”寬度,忽略電場、磁場的邊緣效應(yīng)及粒子間的相互作用。
(1)判定這束粒子所帶電荷的種類,并求出粒子速度的大;
(2)求出這束粒子可能的質(zhì)量最小值和最大值;
(3)求出(2)問中偏轉(zhuǎn)角度最大的粒子在“梯形”區(qū)域中運動的時間。
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【題目】汽車安全氣囊的工作原理可簡化等效為以下過程:碰撞傳感器被碰撞觸發(fā),激發(fā)氣體發(fā)生器點火產(chǎn)生高壓氣體,高壓氣體立即對展開的氣囊充氣以保證人員安全。此過程模擬由如圖裝置完成,當(dāng)汽車受到撞擊時,氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體先充滿發(fā)生器容器A,隨后傳感器打開充氣閥門K,氣體發(fā)生器為氣囊B充氣,瞬間充滿氣囊。氣囊體積為氣體發(fā)生器體積的20倍,氣囊能承受的最大壓強為5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,碰撞情況下人體能夠承受的最大沖擊壓強為25N/cm2。在某次實驗中,當(dāng)人體受沖擊沉入氣囊時氣囊體積減小,不考慮溫度對充氣的影響,取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,求氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體壓強的安全范圍。
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【題目】小明同學(xué)遙控小船做過河實驗,并繪制了四幅小船過河的航線圖,如圖所示.圖中實線為河岸,河水的流動速度不變,方向水平向右,虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π?/span>N的實際航線,小船相對于靜水的速度不變,并且大于河水的流動速度.則( )
A. 航線圖甲是正確的,船頭保持圖中的方向,小船過河時間最短
B. 航線圖乙是正確的,船頭保持圖中的方向,小船過河位移最短
C. 航線圖丙是正確的,船頭保持圖中的方向,小船過河位移最短
D. 航線圖丁不正確,如果船頭保持圖中的方向,船的軌跡應(yīng)該是曲線
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【題目】如圖所示,一電子束垂直于電場線與磁感線方向入射后沿直線前進(開關(guān)S處于閉合狀態(tài))。下列做法中,電子束仍沿入射方向做直線運動是( )
A. 保持開關(guān)S閉合,將極板間距離適當(dāng)減小
B. 保持開關(guān)S閉合,將變阻器滑片P向右滑動
C. 斷開開關(guān)S,將極板間距離適當(dāng)增大
D. 斷開開關(guān)S,將極板間距離適當(dāng)減小
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