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如图所示,空间有一个范围足够大的匀强磁场,磁感应强度为B,一个质量为m、电荷量为...

如图所示,空间有一个范围足够大的匀强磁场,磁感应强度为B,一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直细杆上,杆足够长,环与杆的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度v0向上运动,经时间t圆环回到出发位置。不计空气阻力。已知重力加速度为g。求当圆环回到出发位置时速度v的大小。

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【解析】 试题分析:在圆环运动的过程中,圆环受向下的重力mg、水平方向的洛伦兹力qvB、细杆的弹力N和摩擦力f,其中f一直与运动方向相反,且摩擦力的大小f = μN=μqvB。 【方法一】圆环从开始向上运动到回到出发位置的过程中,取竖直向上为正方向,根据动量定 而 所以 【方法二】圆环向上运动的过程中做减速运动,加速度(越来越小)。 圆环向下运动的过程中做加速运动,加速度(越来越小)。 圆环从开始向上运动到回到出发位置的过程中,其速度v随时间t的变化关系如图甲所示(取竖直向上为正方向),图中图线与t轴所围面积表示圆环在对应时间内通过的路程,而圆环向上运动和向下运动所经位移大小相同,所以图中区域A与区域B面积相等。 甲 乙 在运动过程中,圆环所受摩擦力f=μqvB,与v成正比,所以其所受摩擦力f随时间t的变化关系应与图甲相似,但方向相反,如图乙所示,图中区域A′与区域B′的面积也相等。而在f-t图中,图线与t轴所围面积表示对应时间内阻力f的冲量,所以整个过程中f的总冲量If = 0。 在整个过程中,根据动量定理有 所以 考点:动量定理的应用.  
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考点分析:
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如图所示,空间有一水平向右的匀强电场,半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,O是圆心,AB是竖直方向的直径。一质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上,并静止在P点,且OP与竖直方向的夹角θ=37°。不计空气阻力。已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

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a.求电场强度E的大小;

b.若要使小球从P点出发能做完整的圆周运动,求小球初速度应满足的条件。

 

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如图甲所示,倾角θ =37°的粗糙斜面固定在水平面上,斜面足够长。一根轻弹簧一端固定在斜面的底端,另一端与质量m=1.0kg的小滑块(可视为质点)接触,滑块与弹簧不相连,弹簧处于压缩状态。当t=0时释放滑块。在0~0.24s时间内,滑块的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知弹簧的劲度系数满分5 manfen5.comN/m,当t=0.14s时,滑块的速度v1=2.0m/s。g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。弹簧弹性势能的表达式为满分5 manfen5.com(式中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)。求:

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  图甲                                 图乙

(1)斜面对滑块摩擦力的大小f;

(2)t=0.14s时滑块与出发点间的距离d;

(3)在0~0.44s时间内,摩擦力做的功W。

 

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如图所示,空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T,两条光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.40m,左端接有阻值R=0.40Ω的电阻。一质量m=0.10kg、阻值r=0.10Ω的金属棒MN放置在导轨上。金属棒在水平向右的拉力F作用下,沿导轨做速度v=2.0m/s的匀速直线运动。求:

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(1)通过电阻R的电流I;

(2)拉力F的大小;

(3)撤去拉力F后,电阻R上产生的焦耳热Q。

 

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某同学利用单摆测定当地的重力加速度。

①实验室已经提供的器材有:铁架台、夹子、秒表、游标卡尺。除此之外,还需要的器材有________。

A.长度约为1m的细线

B.长度约为30cm的细线

C.直径约为2cm的钢球

D.直径约为2cm的木球

E.最小刻度为1cm的直尺

F.最小刻度为1mm的直尺

②该同学在测量单摆的周期时,他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间,如图乙所示,秒表的读数为________s。

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③该同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式g=________。处理完数据后,该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径,这样________(选填影响不影响)重力加速度的计算。

④该同学做完实验后,为使重力加速度的测量结果更加准确,他认为:

A.在摆球运动的过程中,必须保证悬点固定

B.摆线偏离平衡位置的角度不能太大

C.用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径

D.测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时

其中合理的有_________。

⑤该同学在做完实验后,继续思考测量重力加速度的其它方法。请你展开想像的翅膀,再设计一个方案测量重力加速度。(简要说明需要的器材以及测量方法)

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插针法测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。

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①这块玻璃砖的折射率n=_________(用图中字母表示)。

②如果有几块宽度d不同的玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度d较_____(选填)的玻璃砖来测量。

 

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