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如图所示,在xOy平面坐标系的第一象限内的某区域存在匀强磁场,在第二象限内存在沿...

如图所示,在xOy平面坐标系的第一象限内的某区域存在匀强磁场,在第二象限内存在沿x正方向的匀强电场,电场强度的大小为E=5×103V/m。曲线OC上分布着大量比荷为 =105C/kg的正电荷,曲线OC上各点的坐标满足y2=k|x|C点的坐标为(0.10.2)A点在y轴上,CA连线平行于x轴,D点在x轴上且OD=OA。现所有正电荷由静止释放,在第一象限内磁场的作用下都沿垂直x轴方向通过了D点。不计正电荷所受的重力及电荷间的相互作用力。求:

(1)正电荷通过y轴时的速度与纵坐标的关系;

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;

(3)匀强磁场区域的最小面积。

 

(1)v==5×105y;(2)B=5×105=5T,磁感应强度的方向为垂直纸面向外;(3)1.14×10-2m2 【解析】 (1)第二象限内,正电荷在电场力的作用下做初速为零的匀加速运动,设正电荷的坐标为(x,y),通过y轴时的速度为v,由动能定理有 Eq=mv2 由于y2=k,C点的坐标为(-0.1,0.2),得 k=0.4 联立得 v==5×105y (2)由C点静止释放的正电荷垂直y轴通过A点,又垂直x轴通过D点,所以该正电荷由A点进入磁场,由D点出磁场,圆周运动的圆心为O点,轨迹如图所示 该正电荷做圆周运动的半径 r=OA=0.2m 由洛仑兹力提供向心力,有 qvB= 联立,得 B=5×105=5T 由左手定则可判断,磁感应强度的方向为垂直纸面向外 (3)由(2)中分析可知正电荷在磁场中圆周运动的半径与其通过y轴时的纵坐标值相等,所有正电荷都垂直通过D点,轨迹如图所示 磁场区域的最小面积为阴影部分的面积,由几何关系可得面积 S==1.14×10-2m2  
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如图所示,薄木板在外力F的作用下带着小物块一起沿粗糙水平面向右匀速运动,薄木板的质量M=5kg,小物块的质量m=1kg,小物块位于薄木板的最右端,薄木板和小物块与水平地面的摩擦因数分别为μ1=0.5μ2=0.2。从某时刻开始,外力F大小不变方向相反的作用在薄木板上,g10m/s2。求:

(1)外力F的大小;

(2)忽略薄木板的高度,当小物块静止时,距薄木板的右端L=15.5m,则两者一起匀速运动的速度是多少?

 

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某同学为了测一节干电池的电动势和内电阻,找来了一块电流表和三个定值电阻,电流表的规格为“0~10mA30Ω”,三个定值电阻的阻值分别为10Ω120Ω,该同学连接了如图所示的电路。回答下列问题:

(1)该电路中,R1的阻值为________R2的阻值为________

(2)电键S1闭合至a,电键S2闭合至____,电键S3闭合至_____,电流表的读数为I1

(3)电键S1闭合至b,电键S2闭合至____,电键S3闭合至_____,电流表的读数为I2

(4)根据(2)(3),可求得干电池的电动势E=____________,内电阻r=___________

 

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如图甲所示为测量木块和木板间滑动摩擦因数μ的实验装置图,足够长的木板置于水平地面上,小木块放置在长木板上,并与拉力传感器相连,拉力传感器可沿圆弧轨道滑动。长木板在外界作用下向左移动,得到拉力传感器的示数F与细绳和水平方向的夹角θ间的关系图线如图乙所示(g10m/s2)。(答案保留两位有效数字)

(1)木块和木板间的滑动摩擦因数μ=________________

(2)木块的质量m=__________kg

 

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如图所示,质量为M的小车置于光滑的水平地面上,小车的右端固定着竖直挡板,挡板与弹簧右端相连,弹簧的左端连接质量为m的木块。弹簧处于原长状态,木块与小车间的滑动摩擦因数为μ。从某时刻开始给小车施加水平向右的外力F,外力F从零开始缓慢均匀增大,当F增大到2μ(m+M)g时保持大小不变。弹簧一直处于弹性限度内,木块的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列各种说法中正确的是(  )

A.木块所受的摩擦力先均匀增大,后保持不变

B.当弹簧产生弹力时,外力F的大小为μ(m+M)g

C.在外力F从零达最大的过程中,静摩擦力和弹簧对木块所做的功相等

D.在外力F从零达最大的过程中,弹簧获得的弹性势能等于系统获得的内能

 

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如图所示,两导轨所构成的平面与水平面成θ角,金属杆abcd的电阻均为R,质量均为m,沿与导轨垂直的方向放置在导轨上,两金属杆与导轨构成回路。金属杆的长度与导轨间的距离相等,且为L,金属杆cd通过跨过定滑轮的细绳与电动机相连。为了保证金属杆ab能在导轨上静止不动,金属杆cd需在电动机的带动下沿导轨向上移动。整个空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,不计一切摩擦阻力,下列各种判断中正确的是( 

A.若磁场方向垂直导轨平面向下,则回路中电流方向为adcba

B.金属杆cd沿导轨向上做匀速运动,速度大小v=

C.细绳的拉力F=mgsinθ

D.电动机的输出功率P=

 

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