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如图所示,在竖直平面内,水平x轴的上方和下方分别存在方向垂直纸面向外和方向垂直纸...

如图所示,在竖直平面内,水平x轴的上方和下方分别存在方向垂直纸面向外和方向垂直纸面向里的匀强磁场,其中x轴上方的匀强磁场磁感应强度大小为B1,并且在第一象限和第二象限有方向相反.强弱相同的平行于x轴的匀强电场,电场强度大小为E1,已知一质量为m的带电小球从y轴上的A(0,L)位置斜向下与y轴负半轴成60O角射入第一象限,恰能做匀速直线运动.

 

(1)判定带电小球的电性,并求出所带电荷量q及入射的速度大小;

(2)为使得带电小球在x轴下方的磁场中能做匀速圆周运动,需要在x轴下方空间加一匀强电场,试求所加匀强电场的方向和电场强度的大小;

(3)在满足第(2)问的基础上,若在x轴上安装有一绝缘弹性薄板,并且调节x轴下方的磁场强弱,使带电小球恰好与绝缘弹性板碰撞两次后从x轴上的某一位置返回到x轴的上方(带电小球与弹性板碰撞时,既无电荷转移,也无能最损失,并且入射方向和反射方向的关系类似光的反射),然后恰能匀速直线运动至y轴上的A(0,L)位置,:弹性板的最小长度及带电小球从A位置出发返回至A位置过程中所经历的时间.

 

:(1)小球带负电, ,入射的速度大小为; (2)匀强电场的方向竖直向下; E1; (3); . 【解析】(1)小球在第一象限中的受力分析如图所示,所以带电小球的电性为负电, mg=qE1tan60° 又:qE1=qvB1cos60° 即: (2)小球若在x轴下方的磁场中做匀速圆周运动,必须使得电场力与重力二力平衡,即应施加一竖直向下的匀强电场, 且电场强度大小满足:qE=mg 即E=E1 (3)要想让小球恰好与弹性板发生两次碰撞,并且碰撞后返回x轴上方空间匀速运动到A点,则其轨迹应该如图所示,且由几何关系可知:3PD=2ON  联立上述方程解得:PD=DN=L;R= L 设在x轴下方的磁场磁感应强度为B,则满足:qvB=m; 从N点运动到C点的时间为: 联立上式解得: 由几何关系可知: =cos60° 在第一象限运动的时间t1和第二象限中运动的时间t2相等,且: 所以带电小球从A点出发至回到A点的过程中所经历的总时间为:t总=t+t1+t2 联立上述方程解得:
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如图所示,两平行光滑金属导轨由两部分组成,左面部分水平,右面部分为半径r0.5m的竖直半圆,两导轨间距离d0.3m,导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B1T的匀强磁场中,两导轨电阻不计。有两根长度均为d的金属棒abcd,均垂直导轨置于水平导轨上,金属棒abcd的质量分别为m10.2kgm20.1kg,电阻分别为R10.1ΩR20.2Ω。现让ab棒以v010m/s的初速度开始水平向右运动,cd棒进入圆轨道后,恰好能通过轨道最高点PP′,cd棒进入圆轨道前两棒未相碰,重力加速度g10m/s2,求

(1)ab棒开始向右运动时cd棒的加速度a0

(2)cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1

(3)cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W

 

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在做《测定金属电阻率》的实验时,需要对金属丝的电阻进行测量,已知金属线的阻值Rx约为1Ω,某同学用伏安法对这个电阻进行比较精确的测量,这位同学想使电压表和电流表示数变化范围尽可能的大。可供选用的器材有:

电源E:电动势3V,内阻不计;

电流表A:量程0.3A,内阻约为1Ω;

电压表V:量程3V,内阻约为10kΩ;

滑动变阻器R:最大电阻值为5Ω;

定值电阻两个:R1=10Ω、R2=100Ω;

开关一个,导线若干。

(1)根据上述条件,实验时定值电阻应选用___(填“R1”或“R2”);

(2)根据实验需要在实物图中补齐所需连线_________

(3)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于_____端(填“a”或“b”);

(4)若在上述实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则金属线的阻值Rx的计算表达式为_____

 

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某物理兴趣小组利用如图所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门,水平平台上A点右侧摩擦很小可忽略不计,左侧为粗糙水平面,当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下:

在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片;

用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量mamb

ab间用细线连接,中间夹一被压缩了的轻弹簧,静止放置在平台上;

细线烧断后,ab瞬间被弹开,向相反方向运动;   

记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t

滑块a最终停在C点(图中未画出),用刻度尺测出AC之间的距离Sa

小球b从平台边缘飞出后,落在水平地面的B点,用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离Sb

改变弹簧压缩量,进行多次测量。   

(1)该实验要验证“动量守恒定律”,则只需验证______=______即可。(用上述实验数据字母表示)   

(2)改变弹簧压缩量,多次测量后,该实验小组得到Sa与的关系图象如图所示,图线的斜率为k,则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________。(用上述实验数据字母表示)

 

 

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如图,两根电阻不计的足够长的光滑金属导轨MNPQ,间距为L,两导轨构成的平面与水平面成角。金属棒abcd用绝缘轻绳连接,其电阻均为R,质量分别为m2m。沿斜面向上的外力F作用在cd上使两棒静止,整个装置处在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,重力加速度大小为g。将轻绳烧断后,保持F不变,金属棒始终与导轨垂直且接触良好。则

A. 轻绳烧断瞬间,cd的加速度大小

B. 轻绳烧断后cd做匀加速运动

C. 轻绳烧断后,任意时刻两棒运动的速度大小之比

D. ab的最大速度

 

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一个质量为m1的人造地球卫星在高空做匀速圆周运动,轨道半径为r,某时刻和一个质量为m2的太空碎片发生迎头正碰,碰后二者结合成一个整体,速度大小变为卫星原来速度的,并开始沿椭圆轨道运动,轨道的远地点为碰撞时的点。若碰后卫星的内部装置仍能有效运转,当卫星与碎片的整体再次通过远地点时通过极短时间的遥控喷气可使整体仍在卫星碰前的轨道上做圆周运动,绕行方向与碰前相同。已知地球的半径为R,地球表面的重力加度大小为g,则下列说法正确的是

A. 卫星与碎片碰撞前的线速度大小为

B. 卫星与碎片碰撞前运行的周期大小为

C. 喷气装置对卫星和碎片整体所做的功为

D. 喷气装置对卫星和碎片整体所做的功为

 

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