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静电场有很多性质,其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关,与运动的路径...

静电场有很多性质,其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关,与运动的路径无关。

(1)如图所示,电子以初速度v0沿平行于板面的方向从A点射入偏转电场,并从另一侧的某点射出。已知电子质量为m,电荷量为e。偏转电场可以看作匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。忽略电子所受重力。

a.求电子通过偏转电场的过程中的加速度大小a

b.求电子通过偏转电场的过程中电场力对电子所做的功W.

(2)某同学突发奇想,设计了下图所示的永动机模型。如图所示,在水平方向上设置相反方向的匀强电场,在场中放置一光滑圆形绝缘管道,将带正电的小球放置于管道中某点,在电场力的作用下,小球的速度会逐渐变大,一直运动下去。请你结合静电场的基本性质,分析论证这位同学的设计是否可行。

 

(1)a.;b.;(2)不可行 【解析】 (1)a.根据牛顿第二定律 在匀强电场中 解得 b.电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动 平行板面方向做匀速直线运动 联立以上各式解得 根据静电力做功公式 解得 (2)此永动机设计不可行。根据电场的性质,电场力做功只与电荷运动的初末位置有关,与运动的路径无关;而在他设计的电场中,如果带电小球从C点沿圆轨道左右两侧轨道运动至D点,电场力做功不相同,即电场力做功与路径有关,这违背了电场的性质,因此这样的电场是不可能存在的,那么利用这样的电场来实现该同学设计是不可能的。  
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考点分析:
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如图所示,足够长的U形光滑导体框固定在水平面上,宽度为L,一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上,其长度恰好等于导体框的宽度,且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下,导体棒向右匀速运动,速度大小为v

(1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小E=BLv

(2)求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U

(3)若改用某变力使导体棒在滑轨上做简谐运动,其速度满足公式v'=,求在一段较长时间t内,回路产生的电能大小E

 

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一辆卡车的平板车厢上放置一个木箱,木箱与接触面间的摩擦因数为μ=0.5,卡车运行在一条平直的公路上,重力加速度g=10m/s2。(已知木箱所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)

(1)当卡车以a=2m/s2的加速度启动时,请分析说明木箱是否会发生滑动;

(2)当卡车遇到紧急情况刹车停止后,司机下车发现木箱已经撞在驾驶室后边缘,已知木箱在车上滑行的距离d=4m,刹车前卡车的车速为v=72km/h,求卡车刹车时的加速度a1至少为多大。

 

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有一根长陶瓷管,表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜,管的两端有导电箍MN,如图1所示。用多用表电阻挡测得MN间的电阻膜的电阻约为100Ω,陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。

A.米尺(最小分度为mm)

B.游标卡尺(游标为20分度)

C.电流表A1(量程030mA,内阻约1)

D.电流表A2(量程0100mA,内阻约0.3)

E.电压表V1(量程3V,内阻约3k)

F.电压表V2(量程15V,内阻约15k)

G.滑动变阻器R1(阻值范围010,额定电流1A)

H.滑动变阻器R2(阻值范围01.5K,额定电流0.01A)

I.电源E(电动势6V,内阻可不计)

J.开关一个,导线若干。

①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm,用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径,其示数如图2所示,该陶瓷管的外径D=_______cm

②为了比较准确地测量电阻膜的电阻,且调节方便,实验中应选用电流表_______,电压表_______,滑动变阻器_______。(填写器材前面的字母代号)

③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图______________

④若电压表的读数为U,电流表的读数为I,镀膜材料的电阻率为,计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=___________(用所测得的量和已知量的符号表示)。

⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧,大到几万欧,应用十分广泛。例如我们经常在电源插座上看到指示灯,其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图,请你判断这里使用的电阻较小还是较大,并说明你判断的依据______________

 

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某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下:

a.安装好实验器材,将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上。

b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿斜面向下运动,重复几次。选出一条点迹清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每2个打点间隔取一个计数点,如图乙中012……8点所示。

c.用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值,分别记作x0x1x2……x8

d.分别计算出打点计时器打下计数点123……7时小车的瞬时速度v1v2v3……v7

e.以v为纵坐标、t为横坐标,标出v与对应时间t的坐标点,画出vt图线。

结合上述实验步骤,请你完成下列任务:

①表1记录该同学测出计数点的刻度数值,其中x5未测定,请你根据图乙将这个测量值填入表1___________

1

符号

x0

x1

x2

x3

x4

x5

x6

x7

x8

刻度数值/cm

0

1.12

2.75

4.86

7.49

 

14.19

18.27

22.03

 

 

②表2记录该同学根据各计数点的刻度数值,计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度,请你根据表1x5x7计算出v6的值,并填入表2_________

2

符号

v1

v2

v3

v4

v5

v6

v7

速度数值/(m·s-1)

0.34

0.47

0.59

0.72

0.84

 

0.98

 

③该同学在图丙中已标出v1v2v3v4v5v7对应的坐标点,请你在图中标出v6对应的坐标点,并画出vt图线_________

④根据vt图线可计算出小车的加速度a=___________m/s2。(保留两位有效数字)

⑤为验证上述结果,该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为T,并做了以下的计算:

求出其平均值。你认为aa哪个更准确,请说明理由。____________

 

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在城市建设施工中,经常需要确定地下金属管线的位置,如图所示,一根金属管线平行于水平地面。有一种探测方法,首先给金属长直管线通上恒定电流,再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作:①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点,记为a;②在a点附近的地面上,找到与a点磁感应强度相同的若干点,将这些点连成直线EF;③在地面上过a点垂直于EF的直线上,找到磁场方向与地面夹角为45°bc两点,测得bc两点距离为L。由此可确定(  )

A.金属管线在EF正下方,深度为

B.金属管线在EF正下方,深度为

C.金属管线的走向垂直于EF,深度为

D.金属管线在EF正下方,深度为

 

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