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如图所示,一个质量m=3g,带电量 的小球从绝缘光滑的圆弧轨道下滑至水平轨 道末...

如图所示,一个质量m3g,带电量 的小球从绝缘光滑的圆弧轨道下滑至水平轨 道末端,从末端飞出后恰好自小孔S进入两竖直放置的平行金属板间。两平行金属板间存在正交的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场方向垂直纸面向外,磁感强度大小为B=5T;匀强电场方向水平向右,电场强度大小为E=10N/C。小球在平行金属板间刚好做匀速直线运动,g10m/s2。试求:

(1)这个带电小球进入平行金属板间的速度及其方向;

(2)小球从圆弧轨道上释放时的高度H

(3)撤去电场,仍让小球从原位置由静止释放,求小球在磁场中运动到最低点时的速度。

 

(1)4m/s,与水平方向成30°;(2)0.2m;(3)5.464m/s 【解析】 (1)带负电的微粒在通过点时受三个力的作用如图所示, 其中重力竖直向下,大小为 电场力水平向左,大小为 与的合力为 合= 设合力与水平方向成俯角; 解得 洛伦兹力应与合等值反向,与水平方向成30°角(图中角),运用左手定则,根据和的方向判定,带电微粒的运动方向与水平向右成,解得 由得 (2)小球飞离圆弧轨道后做平抛运动,设平抛的初速度为,小球进入平行金属板间的速度为平抛的末速度,将其分解如图 可得 小球沿圆弧轨道下滑过程机械能守恒 解得 (3)小球进入磁场后,其水平向右的速度为2m/s,对应的洛伦兹力正好抵消重力,物体的运动可看成是线速度为m/s的匀速圆周运动和向右速度为2m/s的匀速运动的合运动,到达最低点时速度为 低  
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如图所示,一平板小车 C 静止在光滑的水平面上,质量分别为 m的物体A2m的物体B均以大小为v的初速度、分别沿同一直线同时从小车两端相向水平滑上小车。设两物体与小车间的动摩擦因数均为μ,小车质量m,最终物体AB都停在小车上,物体 AB 始终没有相碰。求:

(1)最终小车的速度大小是多少,方向怎样?

(2)平板车的长度至少为多长?

 

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如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MNPQ水平固定放置,导轨间距为L,导轨两端与定值 电阻R1 R2相连,R1R2的阻值均为R。磁感应强度的大小为B的匀强磁场方向竖直向上,有一个质量为m 电阻也为R的导体棒ab与导轨垂直放置。现在导体棒ab的中点施加一个水平恒力F,让导体棒ab从静止开始向右运动。 经过时间t,运动达到稳定状态。导轨的电阻忽略不计,求:

(1)导体棒达到稳定时ab两点之间的电势差Uab

(2)t时间内R1上产生的电热。

 

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某压力锅结构如图所示,盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时,停止加热。已知外界大气压强为p01.0×105Pa,压力阀质量m=0.1kg,气孔横截面积为0.25cm2,压力锅的容积为5L,初始锅内 气体压强与大气压强相等,内部气体温度为300K

(1)锅内气体的最大压强可达多少?

(2)假定压力阀被锁定,当锅内气体温度被加热到462K 时,保持其温度不变,解除锁定,压力阀被顶起,求当压力阀落下时,剩下气体和原有气体分子数密度之比是多少?

 

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霍尔元件可以用来检测磁场及其变化.图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图.由于磁芯的作用,霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场,直导线通有垂直纸面向里的电流,测量原理如图乙所示,霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱,通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路,所用器材已在图中给出,部分电路已经连接好.

(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电,电流从乙图中霍尔元件左侧流入,右侧流出,霍尔元件________(前表面后表面”)电势高;

(2)在图乙中画线连接成实验电路图______________

(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为e,霍尔元件的厚度为h,为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B,还必须测量的物理量有________(写出具体的物理量名称及其符号),计算式B________.

 

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某同学在研究性学习中用如图甲所示的装置测量弹簧压缩到某程度时的弹性势能,探究步骤如下:

①用游标卡尺测量出小车上遮光条的宽度d

②用装有砝码的小车把弹簧的右端压缩到某一位置P,并记下这一位置,同时测量出小车到光电门的距离为x

③释放小车,测出小车上的遮光条通过光电门所用的时间t,则此时小车的速度v=______,并记录小车及里面砝码的总质量m

④增减小车里的砝码,________,重复③的操作,得出一系列小车的质量m与它通过光电门时的速度v

⑤根据上述测得的数值算出对应的,并作出 v2-图像如图乙所示。

(1)将实验步骤补充完整;

(2)由于小车与水平桌面之间存在摩擦,导致图像没过原点,这对于弹性势能的求解________(填)影响;

(3)由图像可知弹簧被压缩到位置P时具有的弹性势能大小为________

 

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