【題目】如圖,兩根一端帶有擋柱的光滑金屬導軌MN和PQ與水平面成θ=30°角放置在磁感應強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向上,兩導軌間距L=1m。現(xiàn)有兩根完全相同的金屬棒ab和cd,長度均為L,質量均為m=1kg,電阻均為R=1,兩金屬棒與導軌始終垂直且保持良好接觸,導軌自身電阻不計,F(xiàn)讓金屬棒ab在沿斜面向上的外力F作用下從軌道上某處由靜止開始做加速度a=2.5m/s2的勻加速直線運動,到金屬棒cd剛要滑動時撤去外力F,此后金屬棒ab繼續(xù)向上運動0.1s后減速為零,當金屬棒ab剛好返回到初始出發(fā)點時金屬棒cd對擋柱的壓力是金屬棒ab靜止時壓力的2倍。g取10m/s2。求:
(1)外力F的沖量大小;
(2)金屬棒ab從減速為零到返回出發(fā)點過程中所產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】(1)10Ns;(2)4.06J
【解析】
(1)設金屬棒ab的速度為v時金屬棒cd剛要滑動,由
解得v=2.5m/s
根據(jù)速度時間公式有
v=at
代入數(shù)據(jù)得t=1s
勻加速時段內金屬棒ab的位移為
x1=at2=1.25m
對金屬棒ab,根據(jù)牛頓第二定律有
故
代入數(shù)據(jù)可知F隨t線性變化,且最大值為F1=12.5N;最小值F2=7.5N
因此外力F的沖量為
解得I=10Ns
(2)撤力后金屬棒cd仍靜止,設金屬棒ab減速滑行的位移為x2,由動量定理得
又
解得x2=1m
設金屬棒ab返回到出發(fā)點時的速度為v1,對金屬棒cd,由
解得v1=2.5m/s
由能量守恒得
解得Q=4.06J
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【題目】圖為氫原子能級的示意圖,現(xiàn)有一個的氫原子處于n=5的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時輻射出不同頻率的光。關于這些光下列說法正確的是( )
A.可能沒有從n=5能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光
B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的
C.最多可能產(chǎn)生4種不同的頻率的光
D.從n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應
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【題目】某同學利用重物自由下落來“驗證機械能守恒定律”。
(1)請指出實驗裝置(甲)中存在的明顯錯誤______.
(2)進行實驗時,為保證重物下落時初速度為零,應____(選填“A”或“B”).
A.先接通電源,再釋放紙帶
B.先釋放紙帶,再接通電源
(3)根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶上連續(xù)打出的1,2,3,4四個點如圖(乙)所示.已測出1,2,3,4到打出的第一個點O的距離分別為h1,h2,h3,h4,打點計時器的打點周期為T.若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達式gh3=______(用題目中已測出的物理量表示),則可驗證重物下落過程機械能守恒.
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【題目】某同學利用單擺測量重力加速度
(1)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是 (______)
A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球
B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線
C.實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動
D.擺長一定的情況下,擺的振幅盡量大
(2)下列擺動圖像真實地描述了對擺長約為1 m的單擺進行周期測量的四種操作過程,圖中橫坐標原點表示計時開始,A、B、C均為30次全振動的圖象,已知sin5°=0.087,sin15°=0.26,這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是__________。(填字母代號)
A.B.C.D.
(3)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1m的單擺。實驗時,由于僅有量程為20cm、精度為1mm的鋼板刻度尺。于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標記點,測出單擺的周期T1;然后保持懸點位置不變,設法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標記點,并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上的兩標記點之間的距離△L。用上述測量結果,寫出重力加速度的表達式____________。
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【題目】同學們利用如圖所示方法估測反應時間。
首先,甲同學捏住直尺上端,使直尺保持豎直狀態(tài),直尺零刻度線位于乙同學的兩指之間。當乙看見甲放開直尺時,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度讀數(shù)為,則乙同學的反應時間為 (重力加速度為)。
基于上述原理,某同學用直尺制作測量反應時間的工具,若測量范圍為0~0.4s,則所用直尺的長度至少為 cm(取10m/s2);若以相等時間間隔在該直尺的另一面標記出表示反應時間的刻度線,則每個時間間隔在直尺上對應的長度是 的(選填“相等”或“不相等”).
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【題目】法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖,他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上,線圈A和電池連接,線圈B用導線連通,導線下面平行放置一個小磁針。實驗中可能觀察到的現(xiàn)象是 ( )
A. 線圈A和電池連接瞬間,小磁針會偏轉
B. 線圈A和電池斷開瞬間,小磁針不偏轉
C. 線圈B匝數(shù)較少時小磁針不偏轉,匝數(shù)足夠多時小磁針會偏轉
D. 用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉,用十節(jié)電池作電源小磁針會偏轉
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【題目】某興趣小組的同學們在學習了動能定理以后,嘗試用如圖所示的裝置來驗證動能定理。打點計時器接在頻率為f的交流電源上,實驗前已測出砝碼和砝碼盤的總質量為m,小車的質量為M
(1)掛砝碼和砝碼盤前,為了消除摩擦力的影響,應調節(jié)木板右側的高度,直至輕推小車觀察到_____
(2)掛上砝碼和砝碼盤后,按實驗要求打出圖中紙帶、其中O為起始點,依次每隔5個點為一個計數(shù)點,A、B、C、D、E為紙帶上選取的連續(xù)5個清晰的計數(shù)點,測量出A、C、E計數(shù)點到O點的距離分別為x1、x2、x3,則打下C點時小車的速度vc=_____
(3)若將砝碼和砝碼盤的重力視為小車受到的拉力,從O到C的過程中,只要表達式_____成立即驗證了動能定理
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【題目】(1)為了研究平拋物體的運動,可做下面的實驗:如圖甲所示,用小錘打擊彈性金屬片,B球就水平飛出,同時A球被松開,做自由落體運動,兩球同時落到地面;如圖乙所示的實驗:將兩個完全相同的斜滑道固定在同一豎直面內,最下端水平。把兩個質量相等的小鋼球從斜面的同一高度由靜止同時釋放,滑道2與光滑水平板連接,則將觀察到的現(xiàn)象是球1落到水平木板上擊中球2,這兩個實驗說明______ 。
A.甲實驗只能說明平拋運動在豎直方向做自由落體運動
B.乙實驗只能說明平拋運動在水平方向做勻速直線運動
C.不能說明上述規(guī)律中的任何一條
D.甲、乙二個實驗均能同時說明平拋運動在水平、豎直方向上的運動性質
(2)關于“研究物體平拋運動”實驗,下列說法正確的是______
A.小球與斜槽之間有摩擦會增大實驗誤差
B.安裝斜槽時其末端切線應水平
C.小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開始釋放
D.小球在斜槽上釋放的位置離斜槽末端的高度盡可能低一些
E.將木板校準到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直平面平行
F.在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置O,作為小球做平拋運動的起點和所建坐標系的原點
(3)如圖丙是正確實驗取得的數(shù)據(jù),其中O為拋出點,則此小球作平拋運動的初速度為______m/s。(g取9.8m/s2)
(4)在另一次實驗中,該同學沒有記下小球做平拋運動的拋出點,只記錄下了如圖丁所示的a、b、c三點,則:(g取10m/s2)
①小球平拋運動的初速度為______ m/s
②小球運動到b點的速度為______ m/s
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【題目】一質量為1kg的質點靜止于光滑水平面上,從t=0時刻開始,受到水平外力F作用,如圖所示.下列判斷正確的是( )
A.第2 s內外力所做的功是4 J
B.0~2 s內外力的平均功率是4 W
C.第2 s末外力的瞬時功率最大
D.第1 s末與第2 s末外力的瞬時功率之比為9:4
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