微波实验是近代物理实验室中的一个重要部分。反射式速调管是一种结构简单、实用价值较高的常用微波器件之一,它是利用电子团与场相互作用在电场中发生振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。如图1所示,在虚线MN两侧分布着方向平行于X轴的电场,其电势φ随x的分布可简化为如图2所示的折线。一带电微粒从A点由静止开始,在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知带电微粒质量m=1.0×10-20 kg,带电荷量q=-1.0×10-9 C,A点距虚线MN的距离d1=1.0 cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应。求:
(1)B点距虚线MN的距离d2;
(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t。
关于物理学研究中使用的主要方法,以下说法错误的是
A.在用实验探究加速度、力和质量三者之间的关系时,应用了控制变量法
B.在利用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时,使用的是微元法
C.用点电荷代替带电体,应用的是模型法
D.伽利略在利用理想实验探究力和运动的关系时,使用的是实验归纳法
某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f.轻杆向右移动不超过L时,装置可安全工作。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。一质量为m的小车若以速度v撞击弹簧,将导致轻杆向右移动。
(1)若弹簧的劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x
(2)若以速度v0(已知)撞击,将导致轻杆右移,求小车与弹簧分离时速度(k未知)
(3)在(2)问情景下,求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度vm(k未知)
如图所示,一块足够大的光滑平板放置在水平面上,能绕水平固定轴MN调节其与水平面所成的倾角.板上一根长为l=0.60m的轻细绳,它的一端系住一质量为的小球P ,另一端固定在板上的O点.当平板的倾角固定为时,先将轻绳平行于水平轴MN拉直,然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0=3.0m/s .若小球能保持在板面内作圆周运动,倾角的值应在什么范围内?(取重力加速度g=10m/s2)
现用如图所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”.小车所受拉力及其速度可分别由拉力传感器和速度传感器记录下来.速度传感器安装在距离L=48.0 cm的长木板的A、B两点.
(1)实验主要步骤如下:
A.将拉力传感器固定在小车上;
B. ,让小车在没有拉力作用时能做 ;
C.把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与轻质小盘(盘中放置砝码)相连;
D.接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率VA、VB;
E.改变小盘中砝码的数量,重复D的操作。
请将以上实验步骤补充完整。由以上实验可得出加速度的表达式a=________。
(2)某同学用描点法根据实验所得数据,在坐标纸上作出了由实验测得的a-F图线,可能是下面的哪些图像
某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。
(1)实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的Δt1 Δt2(选填“>”、“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。
(2)用游标卡尺测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d = mm。
(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连,钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若Δt1、Δt2和d已知,要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,还应测出 和 (写出物理量的名称及符号)。
(4)若上述物理量间满足关系式 ,则表明在上述过程中,滑块和砝码组成的系统机械能守恒。