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很多物理规律具有普适性,如能量转化和守恒是自然界中一条普遍规律,请结合相关规律完...

很多物理规律具有普适性,如能量转化和守恒是自然界中一条普遍规律,请结合相关规律完成下列问题:

1)如图所示,一个带电量为+Q的点电荷固定在坐标轴原点O。另一点电荷+q仅在电场力的作用下沿Ox轴运动,ABx轴上的两个位置。在点电荷运动的过程中,经过位置A时动能为Ek1,电势能为EP1,经过位置B时动能为Ek2,电势能为EP2,请根据功是能量转化的量度,证明:该点电荷从A运动到B 的过程中,动能和电势能之和保持不变。

2)如图所示,带+q1的质量为m小球B静止在光滑绝缘水平面上,带+q2的质量为2m的小球A从很远处以初速度v0B球运动,A的速度始终沿着两球的连线方向,二者始终没有接触。取无限远处势能为零。

a.求两个电荷的相互作用能的最大值。

b.若B小球初始状态不是静止,而是具有与v0同一直线上的速度。要使A球的速度方向不发生改变,求B小球初始状态的速度范围。

 

(1)见解析(2)a: ,b:B小球初始状态的速度方向向右,或者速度向左大小小于 【解析】 (1)点电荷从A到B的过程中,根据动能定理得: 又根据静电力做功与电势能变化的关系可得: 由上述两式可得: 得: 故该点电荷从A运动到B 的过程中,动能和电势能之和保持不变 (2)a.根据动量守恒得: 根据能量守恒得: 得: b.临界情况为A球速度为零,而此时两球相距无限远,根据动量守恒得: 根据能量守恒得: 解得: 故B小球初始状态的速度方向向右,或者速度向左大小小于。  
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如图甲所示,一边长L2.5 m、质量m0.5 kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B0.8 T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合,在水平力F作用下由静止开始向左运动,经过5 s线框被拉出磁场,测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示.在金属线框被拉出的过程中

(1)求通过线框截面的电荷量及线框的电阻;

(2)写出水平力F随时间变化的表达式;

(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?

 

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如图所示,在荧光屏的左侧空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,电场强度为,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为. 场中点与荧光屏的距离为,一个带正电粒子从点以某一速度垂直射向荧光屏,恰好能匀速直线运动,打在屏上的(不计粒子重力).

1)求粒子做匀速直线运动的速度大小

2)若撤去磁场,保持电场不变,粒子只在电场力的作用下运动,打在屏上的位置与点的距离,求粒子的比荷

3)若撤去电场,保持磁场不变,粒子只在磁场力的作用下运动,求打在屏上的位置与点的距离.

 

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在练习使用多用电表的实验中,

1)某同学使用多用电表的欧姆档粗略测量一定值电阻的阻值Rx,先把选择开关旋到“×10”挡位,测量时指针偏转如图所示。以下是接下来的测量过程:

a.将两表笔短接,调节欧姆档调零旋钮,使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度,然后断开两表笔

b.旋转选择开关至交流电压最大量程处(或“OFF”档),并拔出两表笔

c.将选择开关旋到“×1”挡

d.将选择开关旋到“×100”挡

e.将选择开关旋到“×1k ”挡

f.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出阻值Rx,断开两表笔

以上实验步骤中的正确顺序是________(填写步骤前的字母)。

2)重新测量后,指针位于如图所示位置,被测电阻的测量值为____Ω。

3)如图所示为欧姆表表头,已知电流计的量程为Ig=100μA,电池电动势为E=1.5V,则该欧姆表的表盘上30μA刻度线对应的电阻值是____

4)为了较精确地测量另一定值电阻的阻值Ry,采用如图所示的电路。电源电压U恒定,电阻箱接入电路的阻值可调且能直接读出。

①用多用电表测电路中的电流,则与a点相连的是多用电表的____(选填“红”或“黑”)表笔。

②闭合电键,多次改变电阻箱阻值R,记录相应的R和多用电表读数I,得到的关系如图所示。不计此时多用电表的内阻。则Ry___Ω,电源电压U___V

 

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有一电压表V1,其量程为3V,内阻约为3000Ω,要准确测量该电压表的内阻,提供的实验器材有:电源E:电动势约15V,内阻不计;

电流表A1:量程100mA,内阻r1=20Ω

电压表V2:量程2V,内阻r2=2000Ω

定值电阻R1:阻值20Ω

定值电阻R2:阻值

滑动变阻器R0:最大阻值10Ω,额定电流1A

电键一个,导线若干。

1)实验中应选用的电表是__________;定值电阻应选用____________

2)请你设计一个测量电压表V1的实验电路图,画在虚线框内________

3)说明实验所要测量的物理量:_______________________

4)写出电压表V1内阻的计算表达式__________

 

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如图所示,半径为R的圆是圆柱形区域的横截面,c为圆心, ,在圆上a点有一粒子源能以相同的速率向圆而内各个方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子,柱形区域内存在平行于圆面的匀强电场,粒子从电场中射出的最大动能是初动能的4倍经过b点的粒子在b点的动能是初动能的3,已知初动能为Ek,不计粒子重力及粒子间的相互作用,下列选项正确的有

A.电场强度大小为 B.电场强度大小为

C.电场强度方向从ab D.电场强度方向从ac

 

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