如图所示,平面直角坐标系xOy中,在第二象限内存在匀强电场,在第一象限一个圆形区域内存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场(图中未画出),在第四象限存在边长为l的正方形边界的匀强磁场CDEF,一质量为m、带电荷量为-q的粒子从x轴上A(-L,0)点以初速度v0沿y轴正方向射入电场,经过y轴上B(0,2L)点进入第一象限的匀强磁场中,穿出磁场后经过x轴上的C点与x轴成45°角进入正方形匀强磁场区域并从DE边离开。
(1)求匀强电场的电场强度大小;
(2)求圆形匀强磁场的最小面积;
(3)求正方形磁场的磁感应强度B2的范围,以及粒子从正方形磁场的C点进入磁场到从D点射出磁场时,粒子在正方形磁场中的运动时间。
在杂技表演荡秋千中,若质量相等的两人直立站在踏板上,从绳与竖直方向成90°角的A点由静止开始运动,摆到最低点B时,一人在极短时间内将另一个人沿水平方向推出,然后使秋千能摆到对面绳与竖直方向成θ=60°角的C点。设人的重心到悬点O的距离为l,两人的质量均为m,踏板和绳的质量不计,空气阻力不计,人摆到最低点B时离地面的距离为l,求:
(1)两人摆到最低点B时两根绳子拉力的合力大小;
(2)落到地面上的人被推出后的水平位移。
利用如图(a)所示电路可以测量金属丝的电阻率ρ,所用的实验器材有:
待测的粗细均匀的电阻丝、电流表(量程0.6 A,内阻忽略不计)
电源(电动势3.0 V,内阻r未知)、保护电阻(R0=4.0 Ω)
刻度尺、开关S、导线若干、滑片P
实验步骤如下:
①用螺旋测微器测得电阻丝的直径d如图(b)所示。
②闭合开关,调节滑片P的位置,分别记录每次实验中aP长度x及对应的电流值I。
③以为纵坐标,x为横坐标,作x图线(用直线拟合)。
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
(1)螺旋测微器示数为d =________mm。
(2)用题中字母可求得与x满足的关系式为________。
(3)实验得到的部分数据如下表所示,其中aP长度x=0.30 m时电流表的示数如图(a)所示,读出数据,完成下表。①________;②________。
x(m) | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
I(A) | 0.49 | 0.43 | ① | 0.33 | 0.31 | 0.28 |
(A-1) | 2.04 | 2.33 | ② | 3.03 | 3.23 | 3.57 |
(4)在图(b)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k=______A-1·m-1,截距b=________A-1。(保留两位小数)
(5)根据图线求得电阻丝的电阻率ρ =_______Ω·m,电源的内阻为r =________Ω。(保留一位小数)
某实验小组的同学利用如图甲所示的装置“探究合外力做功与动能变化的关系”,其中小车和沙桶的质量分别为M、m,打点计时器所用的交流电源的频率为f。接通电源待打点计时器打点稳定时,由静止释放小车,通过打点计时器打下一条纸带,该小组的同学多次完成上述操作,并从其中选择了一条点迹清晰的纸带,如图乙所示。选出的计数点如图所示,其中相邻两计数点间还有4个点未标出,经测量计数点1、2、3、4、5、6距离0点的间距分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6。回答下列问题:
(1)该小组的同学在处理数据时,将沙桶的重力作为小车的合外力,则打下第5个计数点时合外力对小车所做的功为________,此时小车的动能为________(以上各空均用题中已给的字母表示)。
(2)通过计算可知,合外力对小车所做的功与小车动能的变化量有很大的差值,试分析误差的原因________________。(写出一条即可)
在训练运动员奔跑中下肢向后的蹬踏力量时,有一种方法是让运动员腰部系绳拖汽车轮胎奔跑,如图所示。一次训练中,运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m=11kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑,5s后绳从轮胎上脱落, 轮胎运动的vt图像如图所示。不计空气阻力。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 轮胎与水平面间的动摩擦因数μ=0.25
B. 绳子对轮胎的拉力F的大小为70N
C. 在0~7s内,轮胎克服摩擦力做功为1400J
D. 在2s时,绳的拉力的瞬时功率为280W
一金属条放置在相距为d的两金属轨道上,如图所示。现让金属条以v0的初速度从AA′进入水平轨道,再由CC′进入半径为r的竖直圆轨道,金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小为v,完成圆周运动后,再回到水平轨道上,整个轨道除圆轨道光滑外,其余均粗糙,运动过程中金属条始终与轨道垂直且接触良好。已知由外电路控制、流过金属条的电流大小始终为I,方向如图中所示,整个轨道处于水平向右的匀强磁场中,磁感应强度为B,A、C间的距离为L,金属条恰好能完成竖直面内的圆周运动。重力加速度为g,则由题中信息可以求出( )
A. 金属条的质量
B. 金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向
C. 金属条运动到DD′时的瞬时速度
D. 金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数