如图1所示,平行板电容器极板长度为L,板间距为d,B极板接地(即电势)。在电容器两极板间接交变电压,A极板的电势随时间变化的图像如图2所示,其最大值为U。电子以速度v0沿图1中虚线方向射入两板间,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,重力不计。
(1)每个电子穿过偏转电场的时间极短,可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的,偏转电场可看做匀强电场。求在t = 0.15s时刻进入偏转电场的电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy;
(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了每个电子穿过电场过程中两极板间电压的变化,请结合下列数据分析说明其原因。已知L = 4.0×10-2m,v0 = 2.0×107m/s。
(3)电势可以随时间变化,也可以随空间发生变化。自然界中某量 D的变化可以记为D,发生这个变化所用的时间间隔可以记为 t ;变化量 D与 t的比值就是这个量对时间的变化率。若空间中存在一静电场,x轴与某条电场线重合。
a.请你类比上述变化率的概念写出电势对空间位置x的变化率A的表达式;
b. 该静电场的电势随x的分布可能是图3所示甲、乙两种情况中的一种。请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在0 < x < d区域内的相同点和不同点。
如图1所示,足够长的U形光滑导体框水平放置,宽度为L,一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上,其长度恰好等于导体框的宽度,且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下,导体棒向右匀速运动,速度大小为v。
(1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小E=BLv;
(2)求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U;
(3)若在某个时刻撤去拉力,请在图2中定性画出撤去拉力后导体棒运动的v-t图像。
已知地球质量为M,万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。忽略地球自转影响。
(1)求地面附近的重力加速度g;
(2)求地球的第一宇宙速度v;
(3)若要利用地球绕太阳的运动估算太阳的质量,需要知道哪些相关数据?请分析说明。
如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场,带电量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动,忽略重力的影响,求:
(1)匀强电场场强E的大小;
(2)粒子从电场射出时速度ν的大小;
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
2019年10月1日,在国庆70周年盛大阅兵式上,大国重器东风-17高超音速战略导弹震撼曝光!这是世界上第一种正式装备服役的高超音速乘波器导弹,射程可达几千公里,具备高超音速突防能力,可借助空前的机动能力实现蛇形机动,规避拦截。已知东风-17质量为m,在一次试射机动变轨过程中,东风-17正在大气层边缘向东水平高速飞行,速度大小为12马赫(1马赫就是一倍音速,设为v),突然蛇形机动变轨,转成水平向东偏下37°角飞行,速度大小为15马赫。此次机动变轨过程中,
A.合力对东风-17做功为81mv2
B.合力对东风-17做功为40.5mv2
C.合力对东风-17的冲量大小为9 mv,方向竖直向下
D.合力对东风-17的冲量大小为12 mv,方向竖直向上
如图所示,导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合回路,将导线框用弹簧测力计悬挂起来,导线框下端置于蹄形磁铁两极之间,与磁场方向垂直放置。在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数F0。接通电路,调节滑动变阻器使电流表读数为I1, 观察并记录弹簧测力计此时的读数F1,继续调节滑动变阻器使电流表读数为 I2, I3,…,In,观察并记录弹簧测力计相应的读数 F2,F3, …,Fn。 若实验过程中导线框下端都未离开蹄形磁铁两极之间的区域,且该区域的磁场可看作匀强磁场,则根据以上数据描绘出的弹簧测力计弹力大小F随电流I变化的图像可能是
A. B.
C. D.