【題目】如圖甲所示,水平足夠長的平行金屬導軌MN、PQ間距L=0.3 m。導軌電阻忽略不計,其間連接有阻值R=0.8 Ω的固定電阻。開始時,導軌上固定著一質(zhì)量m=0.01 kg、電阻r=0.4 Ω的金屬桿cd,整個裝置處于磁感應強度B=0.5 T的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向下,F(xiàn)用一平行金屬導軌平面的外力F沿水平方向拉金屬桿cd,使之由靜止開始運動。電壓采集器可將其兩端的電壓U即時采集并輸入電腦,獲得的電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示。求:
(1)在t=4 s時通過金屬桿的感應電流的大小和方向;
(2)4 s內(nèi)金屬桿cd位移的大小;
(3)4 s末拉力F的瞬時功率。
【答案】(1)0.75 A 由d指向c。2)12 m (3)0.765 W
【解析】
(1)由題圖乙可知,當t=4 s時,U=0.6 V
此時電路中的電流(通過金屬桿的電流)
I==0.75 A
用右手定則判斷出,此時電流的方向由d指向c。
(2)由題圖乙知
U=kt=0.15t
金屬桿做切割磁感線運動產(chǎn)生的感應電動勢E=BLv
由電路
U=E
聯(lián)立以上兩式得
v=×0.15t
由于R、r、B及L均為常數(shù),所以v與t成正比,即金屬桿在導軌上做初速度為零的勻加速直線運動,勻加速運動的加速度
a=×0.15=1.5 m/s2
金屬桿在0~4 s內(nèi)的位移
x=at2=12 m。
(3)在第4 s末金屬桿的速度
v=at=6 m/s
金屬桿受安培力
F安=BIL=0.112 5 N
由牛頓第二定律,對金屬桿有
F-F安=ma
解得拉力
F=0.127 5 N
故4 s末拉力F的瞬時功率
P=Fv=0.765 W。
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【題目】如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R,用該加速器給質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子加速,狹縫間交變電場的電壓為U、周期為T,磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直,忽略質(zhì)子通過盒縫的時間。下列說法正確的有( 。
A.交變電場的周期為T=
B.增加電壓U可以增加質(zhì)子離開出口的動能
C.題知條件不變,該加速器可以直接用來加速氘核
D.增加電壓U可以縮短質(zhì)子在回旋加速器中的運動時間
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【題目】如圖所示,一物體以v0=2 m/s的初速度從粗糙斜面頂端下滑到底端用時t=1s。已知斜面長度L=1.5 m,斜面的傾角θ=30°,重力加速度取g=10 m/s2。求:
(1) 物體滑到斜面底端時的速度大小;
(2) 物體沿斜面下滑的加速度大小和方向;
(3) 物體與斜面間的動摩擦因數(shù)。
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【題目】如圖所示,長l=1m的輕質(zhì)細繩上端固定,下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強電場中,繩與豎直方向的夾角θ=37°.已知小球所帶電荷量q=1.0×10﹣6 C,勻強電場的場強E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)小球所受電場力F的大。
(2)小球的質(zhì)量m.
(3)將電場撤去,小球回到最低點時速度v的大。
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【題目】聲波與光波有許多可比之處,某同學對此做了一番比較,得到如下結論,你認為正確的是( 。
A.聲波是縱波,而光波是橫波
B.聲波的傳播依賴于介質(zhì),而光可以在真空中傳播
C.聲波和光波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效應等現(xiàn)象
D.當聲波和光波從空氣進入水中時,頻率保持不變,波長和波速都變小
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【題目】某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光:調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題:
(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學可__________;
A.使用間距更小的雙縫
B.將屏向遠離雙縫的方向移動
C.將屏向靠近雙縫的方向移動
D.將單縫向雙縫靠近
(2)若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為l,測得第1條暗條紋中央到第n條暗條紋中央的距離為Δx,則單色光的波長λ=__________;
(3)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20m,第1條暗條紋中央到第4條暗條紋中央的距離為7.44mm。則所測單色光的波長為__________nm(結果保留3位有效數(shù)字)。
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【題目】如圖所示為某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的橫截面圖,圓弧CD是半徑為R的四分之一圓周,圓心為O.光線從AB面上的M點入射,入射角i=45°,光進入棱鏡后恰好在BC面上的O點發(fā)生全反射,然后由CD面射出,已知OB段的長度,真空中的光速為c,求:
(1)透明材料的折射率n;
(2)光從M點射入到從CD面射出所用的時間t。
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【題目】如圖所示,在直角坐標系xoy的第一象限中分布著與y軸平行的勻強電場,在第四象限中分布著垂直于紙面方向的勻強磁場,一個質(zhì)量為m,電荷量為q的正粒子(不計重力),從A(0、2)點平行于x軸射入電場,初速度v0=120m/s。從x軸上的P點(4、0)第一次由電場進入磁場,接著從磁場經(jīng)過x軸上的Q點(8、0)再次進入電場。已知該粒子的比荷為q/m=108C/kg,求:
⑴勻強電場的方向和勻強磁場的方向。
⑵勻強磁場的磁感應強度B的大小。
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【題目】如圖甲是利用氣墊導軌探究在外力一定的條件下,物體加速度與質(zhì)量的關系的實驗裝置.實驗步驟如下:
①氣墊導軌放在水平桌面上,并調(diào)至水平;
②用游標卡尺測出擋光條的寬度為;
③由導軌上標尺讀出兩光電門中心之間的距離為s;
④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動后釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2;
⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間分別為Δt1和Δt2;
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M;
⑦改變滑塊的質(zhì)量重復步驟④⑤⑥進行多次實驗.據(jù)上述實驗完成下列問題:
⑴關于實驗操作,下列說法正確的是_______;
A.應先接通光電門后釋放滑塊
B.調(diào)節(jié)氣墊導軌水平時,應掛上砝碼
C.應調(diào)節(jié)定滑輪使細線和氣墊導軌平行
D.每次都應將滑塊從同一位置靜止釋放
⑵用測量物理量的字母表示滑塊加速度a=_______
⑶由圖乙畫出-M的圖線(實線),可得到砝碼和砝碼盤的總重力G=_______N
⑷在探究滑塊加速度a和質(zhì)量M間的關系時,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的-M圖線,發(fā)現(xiàn)圖線與理論值(虛線)有一定的差距,可能原因是___________________________
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