【題目】如圖所示,水平虛線MN、PQ之間有垂直于紙面向里的水平勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,兩虛線間的距離為H,質(zhì)量為m、電阻為R邊長為L的正方形金屬線框abcd在磁場上方某一高度處由靜止釋放線框在向下運動過程中始終在豎直平面內(nèi),ab邊始終水平,結(jié)果線框恰好能勻速進入磁場線框有一半出磁場時加速度恰好為零,已知L<H,重力加速度為g,求:
(1)線框開始釋放時ab邊離虛線MN的距離;
(2)線框進磁場過程中通過線框截面的電量q及線框穿過磁場過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)線框穿過磁場所用的時間。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
(1)由于線框能勻速進入磁場,設(shè)進入磁場過程速度為
根據(jù)機械能守恒得:
進入磁場過程,線框中感應(yīng)電動勢
線框中電流為
根據(jù)力的平衡有:
解得:;
(2)線框進磁場的過程中,
平均電流為:
通過線框的電量為:
解得:
由于線框有一半出磁場時加速度為0,即線框剛好出磁場時的速度大小等于
根據(jù)能量守恒,線框穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量
解得: ;
(3)線框進磁場所用的時間為
完全在磁場中運動時間為
解得:
線框ab邊出磁場前一瞬間速度大小為
解得:
出磁場過程中,根據(jù)動量定理得:
即
解得:
因此運動的總時間為
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【題目】如圖所示,兩勻強磁場的方向相同,以虛線MN為理想邊界,磁感應(yīng)強度分別為B1、B2,今有一質(zhì)量為m、電量為e的電子從MN上的P點沿垂直于磁場方向射入勻強磁場B1中,其運動軌跡為如圖虛線所示的“心”形圖線。則以下說法正確的是( 。
A. 電子的運行軌跡為PDMCNEP
B. 電子從P點出發(fā)第一次回到P點所用的時間為
C.
D.
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【題目】2017年,人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波信號。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程,在兩顆中子星合并之前,它們繞二者連線上的某點做圓周運動,且二者越轉(zhuǎn)越近,最終碰撞在一起,形成新的天體。若將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體,則此過程中兩中子星的
A. 線速度逐漸變小
B. 角速度保持不變
C. 周期逐漸變大
D. 向心加速度逐漸變大
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【題目】一探究小組要描繪一個標(biāo)有“5V,2.5W”小馬達(電動機,線圈電阻恒定)的伏安特性曲線,馬達兩端的電壓需要從零逐漸增加到5V.現(xiàn)有下列器材:
A.電源(電動勢6V)
B.電壓表(量程6V)
C.電流表A1(量程3A)
D.電流表A2(量程為0.6A)
E.滑動變阻器R1(最大阻值10Ω)
F.滑動變阻器R2(最大阻值200Ω)
G.開關(guān)和導(dǎo)線若干
(1)實驗中電流表應(yīng)選______(填“C”或“D”),滑動變阻器應(yīng)選______(填“E”或“F“)
(2)請在圖a方框中畫出完整的實驗電路圖______
(3)閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,當(dāng)電壓表示數(shù)大于0.5V時馬達才開始轉(zhuǎn)動,該小組用所測數(shù)據(jù)描繪的伏安特性曲線如圖b,由圖象可得馬達線圈的電阻為______Ω,馬達正常工作時的機械功率為______W。
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【題目】如圖1所示,為探究“質(zhì)量一定時,物體的加速度與所受合外力關(guān)系”的實驗裝置.
某同學(xué)的實驗步驟如下:
①用天平測量并記錄滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M;
②調(diào)整長木板和滑輪,使長木板水平,細(xì)線與長木板平行;
③在托盤中放入適當(dāng)?shù)捻来a,接通電源,釋放滑塊,記錄拉力傳感器的讀數(shù)F,根據(jù)相對應(yīng)的紙帶,求出滑塊的加速度a;
④多次改變托盤中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③。
請按要求回答下列問題:
(1)圖2是該同學(xué)實驗得到的一條紙帶(兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出),已知打點計時器用的是頻率為50Hz的交流電,根據(jù)紙帶求出滑塊的加速度大小為___________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
(2)該同學(xué)由實驗得到的數(shù)據(jù),畫出如圖3所示的F-a圖線,圖線不通過原點的原因是___________;
(3)該實驗還可測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù),其值可用M、F0、g表示為μ=___________(其中M為滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量,F0為圖3中的截距,g為重力加速度),與真實值相比,測得的動摩擦因數(shù)___________(選填“偏大”或“偏小”)。
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【題目】如圖所示,絕熱性能良好的汽缸開口向上,缸中用絕熱性能良好的活塞封閉一段氣體,氣柱的長為h,活塞與汽缸內(nèi)壁無摩擦且氣密性良好,活塞的質(zhì)量為m,橫截面積為S,大氣壓強為p0,開始時缸中氣體的溫度為T0,重力加速度為g。
①若在汽缸上放一個質(zhì)量為m的物塊,再給缸中氣體加熱,使氣柱長仍為h,則加熱后氣體的溫度為多少?
②若只給缸中氣體緩慢加熱,當(dāng)氣體溫度為2T0時,電熱絲產(chǎn)生的熱量為Q,則氣體的內(nèi)能增加多少?
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【題目】如圖所示,在傾角為θ=30°的斜面上,固定一寬度L=0.25m的平行光滑金屬導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌上端接入電源和滑線變阻器,電源電動勢E=3.0V,內(nèi)阻r=1.0Ω.一質(zhì)量m=0.02kg的金屬桿ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好,當(dāng)滑線變阻器接入電路的阻值為R時,ab中電流大小I=0.5A,此時桿恰好靜止在導(dǎo)軌上。整個裝置處于垂直于斜面向上的勻強磁場中,導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計,取g=10m/s2.求:
(1)R的大;
(2)磁感應(yīng)強度B的大。
(3)若只改變磁場,使金屬桿ab仍靜止在軌道上面,且對軌道的壓力恰好為零。求此時磁感應(yīng)強度的大小和方向。
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【題目】一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示.容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是( )
A. 小球帶負(fù)電
B. 小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低
C. A點的電場強度比B點的小
D. 將同一試探電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同
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【題目】粗細(xì)均勻的兩端開口的U形細(xì)玻璃管開口向下豎直放置時,在左、右管中各有長度為L的水銀柱封閉住總長是8L的氣柱A,如圖,左、右管之間的距離忽略不計,左、右管長度都是6L,兩水銀柱的下表面到管口距離相等。大氣壓保持為p=4ρgL,ρ是水銀的密度,g是重力加速度。把一側(cè)的管囗封住(不計厚度),再緩慢轉(zhuǎn)動U形管,使其開口向上豎直放置,兩側(cè)水銀柱的長度不變,求:
(i)氣柱溫度始終是27℃,氣柱A的長度是多少?:
(ii)接著對管內(nèi)氣柱緩慢加熱,當(dāng)氣柱A的長度又是8L時,管內(nèi)氣柱溫度是多少K?
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