研究比较复杂的运动时,可以把一个运动分解为两个或几个比较简单的运动,从而使问题变得容易解决。
(1)如图,一束质量为m,电荷量为q的粒子,以初速度v0沿垂直于电场方向射入两块水平放置的平行金属板中央,受到偏转电压U的作用后离开电场,已知平行板长为L,两板间距离为d,不计粒子受到的重力及它们之间的相互作用力。试求∶
①粒子在电场中的运动时间t;
②粒子从偏转电场射出时的侧移量y。
(2)深刻理解运动的合成和分解的思想,可以帮助我们轻松处理比较复杂的问题。小船在流动的河水中行驶时,如图乙所示。假设河水静止,小船在发动机的推动下沿OA方向运动,经时间t运动至对岸A处,位移为x1;若小船发动机关闭,小船在水流的冲击作用下从O点沿河岸运动,经相同时间t运动至下游B处,位移为x2。小船在流动的河水中,从O点出发,船头朝向OA方向开动发动机行驶时,小船同时参与了上述两种运动,实际位移x为上述两个分运动位移的矢量和,即此时小船将到达对岸C处。请运用以上思想,分析下述问题∶
弓箭手用弓箭射击斜上方某位置处的一个小球,如图丙所示。弓箭手用箭瞄准小球后,以初速度v0将箭射出,同时将小球由静止释放。箭射出时箭头与小球间的距离为L,空气阻力不计。请分析说明箭能否射中小球,若能射中,求小球下落多高时被射中;若不能射中,求小球落地前与箭头的最近距离。
如图所示,半径R=0.4m的竖直半圆形光滑轨道BC与水平面AB相切,AB间的距离x=3.6m。质量m2=0.15kg的小滑块2放在半圆形轨道的最低点B处,另一质量为m2=0.25kg的小滑块1,从A点以v0=10m/s的初速度在水平面上滑行,到达B处两滑块相碰,碰撞时间极短,碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块1与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5。重力加速度g取10m/s2。两滑块均可视为质点。求∶
(1)滑块1与滑块2碰撞前瞬间的速度大小v1;
(2)两滑块在碰撞过程中损失的机械能△E;
(3)在半圆形轨道的最高点C处,轨道对两滑块的作用力大小FN。
如图所示,虚线MN的右侧空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向(垂直纸面向里)的匀强磁场,一质量为m的带电粒子以速度v垂直电场和磁场方向从O点射入场中,恰好沿纸面做匀速直线运动。已知匀强磁场的磁感应强度为B,粒子的电荷量为+q,不计粒子的重力。
(1)求匀强电场的电场强度E;
(2)当粒子运动到某点时撤去电场,如图乙所示,粒子将在磁场中做匀速圆周运动。求∶
a.带电粒子在磁场中运动的轨道半径R;
b.带电粒子在磁场中运动的周期T。
研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器,也可以用光电传感器。
(1)一组同学用打点计时器研究匀变速直线运动,打点计时器使用交流电源的频率是50Hz,打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹,以此记录小车的运动情况。
①打点计时器的打点周期是________s。
②图甲为某次实验打出的一条纸带,其中1、2、3、4为依次选中的计数点(各相邻计数点之间有四个点迹)。根据图中标出的数据可知,打点计时器在打出计数点3时小车的速度大小为________m/s,小车做匀加速直线运动的加速度大小为________m/s2.
(2)另一组同学用如图乙所示装置研究匀变速直线运动。滑块放置在水平气垫导轨的右侧,并通过跨过定滑轮的细线与一沙桶相连,滑块与定滑轮间的细线与气垫导轨平行。滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光条,将滑块由静止释放,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为0.015s,通过第二个光电的时间为0.010s,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为0.250s。则滑块的加速度大小为______m/s2,若忽略偶然误差的影响,测量值与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。
(1)首先按图甲(1)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按图甲(2)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是(______)
A.检查电流计测量电路的电流是否准确
B.检查干电池是否为新电池
C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系。
(2)接下来用图乙所示的装置做实验,图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿______(选填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分,表中完成了实验现象的记录,还有一项需要推断的实验结果未完成,请帮助该小组的同学完成_______________(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。
实验记录表(部分)
操作 | N极朝下插入螺线管 |
从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场) | |
原磁场通过螺线管磁通量的增减 | 增加 |
感应电流的方向 | 沿逆时针方向 |
感应电流的磁场B'的方向 |
|
(4)该小组同学通过实验探究,对楞次定律有了比较深刻的认识。结合以上实验,有同学认为,理解楞次定律,关键在于抓住__________(选填“B0”或“”)总是要阻碍________填“B0”或“B'”)磁通量的变化。
有人做过这样一个实验∶将一锡块和一个磁性很强的小永久磁铁叠放在一起,放入一个浅平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液态氮,降低温度,使锡出现超导性。这时可以看到,小磁铁竟然离开锡块表面,飘然升起,与锡块保持一定距离后,便悬空不动了。产生该现象的原因是∶磁场中的超导体能将磁场完全排斥在超导体外,即超导体内部没有磁通量(迈斯纳效应)。如果外界有一个磁场要通过超导体内部,那么在磁场作用下,超导体表面就会产生一个无损耗感应电流。这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反,这就形成了一个斥力。当磁铁受到的向上的斥力大小刚好等于它重力大小的时候,磁铁就可以悬浮在空中。根据以上材料可知( )
A.超导体处在恒定的磁场中时它的表面不会产生感应电流
B.超导体处在均匀变化的磁场中时它的表面将产生恒定的感应电流
C.将磁铁靠近超导体,超导体表面的感应电流增大,超导体和磁铁间的斥力就会增大
D.将悬空在超导体上面的磁铁翻转,超导体和磁铁间的作用力将变成引力