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如图表示,在磁感强度为B的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂...

如图表示,在磁感强度为B的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO在竖直面内垂直磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α.一质量为m、带电荷为+q的圆环A套在OO棒上,圆环与棒间的动摩擦因数为μ,且μ<tanα.现让圆环A由静止开始下滑,试问圆环在下滑过程中:

(1)圆环A的最大加速度为多大?获得最大加速度时的速度为多大?

(2)圆环A能够达到的最大速度为多大?

 

(1) gsinα (2) 【解析】 (1)由于μ<tanα,所以环将由静止开始沿棒下滑.环A沿棒运动的速度为v1时,受到重力mg、洛仑兹力qv1B、杆的弹力N1和摩擦力f1=μN1. 根据牛顿第二定律,对沿棒的方向有mgsinα-f1=ma 垂直棒的方向有N1+qv1B=mgcosα 所以当f1=0,即N1=0时,a有最大值am,且am=gsinα 此时qv1B=mgcosα 解得 (2)设当环A的速度达到最大值vm时,环受杆的弹力为N2,方向垂直于杆向下,摩擦力为f2=μN2.此时应有a=0,即 mgsinα=f2 N2+mgcosα=qvmB 解得  
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如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m,长度为L的小车,小车左端有一质量也是m且可视为质点的物块,车子的右端固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽略),物块与小车间动摩擦因数为μ,整个系统处于静止状态.现在给物块一个水平向右的初速度v0,物块刚好能与小车右壁的轻弹簧接触,此时弹簧锁定瞬间解除,当物块再回到左端时,与小车相对静止.求:

(1)物块的初速度v0的大小;

(2)弹簧的弹性势能Ep.

 

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如图所示的匀强电场中,有abc三点,ab=5cmbc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电量为q=4×10-8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10-7J,求:

1)匀强电场的场强E

2)电荷从b移到c,电场力做功W2

 

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霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图1所示,在一矩形半导体薄片的PQ间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在MN间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足UHk,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.

(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图1所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与______(MN”)端通过导线相连.

(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示.根据表中数据在图2中画出UHI图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为______×103V·m·A1·T1(保留2位有效数字).

(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图3所示的测量电路,S1,S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向________(ab”),S2掷向________(cd”).为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件________________(填器件代号)之间.

 

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有一根细长而均匀的金属管线样品,长约60cm,电阻约为,横截面如图甲所示。

(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为_______mm

(2)现有如下器材:

A.电流表(量程0.6A,内阻约0.1Ω

B.电流表(量程3A,内阻约0.03Ω

C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ

D.滑动变阻器(1750Ω0.3A

E.滑动变阻器(15Ω3A

F.蓄电池(6V,内阻很小)

G.开关一个,带夹子的导线若干

要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选______,滑动变阻器应选_______。(只填代号字母)

(3)请将图丙所示的实际测量电路补充完整。_________

(4)已知金属管线样品材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是______。(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分横截面积的表达式为S=_______。(用字母填写表达式)

 

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玩具市场热卖的悬浮地球仪是利用顶部磁铁和底盘电磁铁的相斥实现悬浮的,它在外力微扰后能快速恢复平衡的秘密在于底盘中的霍尔侦测器,工作时通过侦测器的电流保持恒定,当外力微扰使得z轴方向垂直穿过侦测器的磁场发生变化时,侦测器y轴上、下表面的电势差U也将随之改变,U的改变会触发电磁铁中的补偿电路开始工作从而实现新的平衡,如图所示.已知霍尔元件中移动的是自由电子,下列解读正确的是(  )

A.磁感应强度B越大,y轴上、下表面间的电势差U越大

B.磁感应强度B越小,y轴上、下表面间的电势差U越大

C.霍尔侦测器工作时y轴上表面的电势高

D.y轴上、下表面间的电势差U的大小不受表面间距离的影响

 

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