如图所示,半径R=0.5m的金属圆筒a内同轴放置一半径稍小的金属圆筒b,筒a外部有平行于圆筒轴线、范围足够大的匀强磁场,磁感应强度B=0.2T。两圆筒之间加有U=150V的电压,使两圆筒间产生强电场。一比荷为q/m=104C/kg的带正电粒子从紧贴b筒的M点由静止释放,经电场加速后,穿过a筒上正对M点的小孔,垂直进入匀强磁场(不计粒子重力)。
(1)求带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r
(2)若粒子从小孔射出的同时,圆筒a、b以相同的角速度沿逆时针方向绕轴线高速旋转。为使粒子在不碰到圆筒a的情况下,还能返回到出发点M,则圆筒旋转的角速度ω应满足什么条件?(忽略筒旋转引起的磁场变化,不计粒子在两筒间运动的时间)
如图,质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处,质量也为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起,已知BC轨道距地面的高度为0.5h,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg,试问:
(1)a与b球碰前瞬间的速度多大?
(2)a、b两球碰后,细绳是否会断裂?若细绳断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?
实验室有一灵敏电流计G的量程为1mA,现要精确测量G的内阻rg。实验室中可供选择的器材有:
待测灵敏电流计G;
多用电表(仅使用欧姆档)
电流表A1:量程为3mA,内阻约为200Ω;
电流表A2:量程为0.6A,内阻约为0.1Ω;
电压表V:量程15V,内阻约为2KΩ
定值电阻R1:阻值为10Ω;
定值电阻R2:阻值为300Ω;
滑动变阻器R3:最大电阻20Ω,额定电流1.5A;
直流电源:电动势1.5V,内阻0.5Ω;开关,导线若干。
①先用多用电表粗测G的内阻:正确的操作中应该使多用电表的红表笔接灵敏电流计G的 接线柱(填“正”或“负”),黑表笔接另一个接线柱。
②粗测G的内阻rg约为300Ω,为了精确测量G的内阻,实验小组的同学选择了如图所示的电路,则电表1为 ,电表2为 (以上两空填“G、A1、A2、V”等电表符号),定值电阻Rx为 (填“R1”或“R2”)。
③按照上述设计的电路进行实验,测得电表1的示数为a1,电表2的示数为a2,则电流表G的内阻的表达式为rg = 。(用“a1、a2、Rx”表达)
如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示
实验时,该同学进行了如下操作:
①第一步:将质量均为M (A的含挡光片、B的含挂钩)的重物A、B用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态,测量出______________(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h
第二步:在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为t
第三步:测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证机械能守恒定律.
②如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒(已知重力加速度为g),各物理量应满足的关系式为______________(用题中所给字母表示)
③该实验存在系统误差,产生误差的原因是______________(写出两条即可)
④验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?已知重力加速度为g,请你帮该同学写出a与m、M之间的关系式:_____________________
英国物体学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场,如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,环上套一带电荷量为+q的小球,已知磁感强度B随时间均匀增加,其变化率为k,则变化磁场所激发出的感应电动势大小为 ,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球所做功大小是
如图所示,足够长的水平传送带以恒定速率v运动,现将质量均为m的甲、乙两小物体先后轻放在传送带的最左端,两物体速率达到v时通过的位移分别为S甲、S乙,且S甲 >S乙,不计空气阻力,则在两物体加速运动过程中,下列说法正确的是
A.传送带对两物体做的功相等
B.两物体加速运动的时间相等
C.两物体加速运动的加速度相等
D.两过程中滑动摩擦产生的热量相等