(14分)如图1所示,载流导体薄板处在垂直于电流方向的磁场中时,在垂直于电流和磁场的方向上会产生电势差,称为霍尔电压UH,这种现象称为霍尔效应。设图1中通过导体的电流为Is,垂直于薄板表面的磁场磁感应强度为B,自由电荷电荷量为q,单位体积内自由电荷的数量为n,薄板的厚度为d,宽度为b (1)选用上述各量表示霍尔电压UH的值; (2)技术上应用霍尔效应可以测量未知磁场的磁感应强度,这样的仪器叫做磁强计。 a.请在上问的基础上从原理上说明如何利用霍尔效应测量磁感应强度? b.当待测磁场发生一很小变化时,测量仪器显示的值变化越大,就称其越灵敏。简要说明如何提高上述测量的灵敏程度? (3)在一个很小的半导体薄片上,制作四个电极,就成了一个霍尔元件,图2所示的就是一种霍尔元件,将其与电压放大电路等辅助装置连接起来,就可以测量磁场的分布情况。当霍尔元件垂直轴线置于图3所示通电螺线管的正中央位置时,测得霍尔电压UH=72.0mV。已知正中央位置的磁感应强度B=2.4mT,图4为根据沿轴线逐点测量的实验结果绘制的图线,在靠近轴线的区域各处的磁感应强度都和轴线处相差不多。 技术上还常用测量通过小线圈的电荷量的方法探测磁场。若有匝数N=10,直径D=1cm,电阻R=1Ω的圆形线圈与可显示通过其电荷量的仪器相连,把它放在轴线上x=15cm处,然后急速地把它移到磁场外面,运动过程中保持线圈平面与轴线垂直,计算此过程通过它的电荷量。(结果保留两位有效数字)
(13分)如图所示,将小物体(可视为质点)置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的恒力F拉动纸板,拉力大小不同,纸板和小物体的运动情况也不同。若纸板的质量m1=0.1kg,小物体的质量m2=0.4kg,小物体与桌面右边缘的距离d=0.15m,已知各接触面间的动摩擦因数均为μ=0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2。求: (1)当小物体与纸板一起运动时,桌面给纸板的摩擦力大小; (2)拉力F满足什么条件,小物体才能与纸板发生相对滑动; (3)若拉力作用0.3s时,纸板刚好从小物体下抽出,通过计算判断小物体是否会留在桌面上。
(9分)我国自主研制的北斗卫星导航系统包括5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星,将为全球用户提供高精度、高可靠性的定位、导航服务。 A为地球同步卫星,质量为m1;B为绕地球做圆周运动的非静止轨道卫星,质量为m2,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转周期为T0,地球表面的重力加速度为g。 求: (1)卫星A运行的角速度; (2)卫星B运行的线速度。
(9分)如图所示,倾角为37°的斜面固定在水平地面上,一个质量为1kg的小物体(可视为质点)以8.0m/s的初速度由底端冲上斜面,已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2,sin37°=0.6,求: (1)物体沿斜面向上运动时的加速度; (2)若使物体不至滑出斜面,斜面的最小长度; (3)物体再次回到斜面底端时的动能。
(8分)某同学用如图1所示的电路描绘一个标有“3V 0.25A”小灯泡的伏安特性曲线。他已选用的器材有:电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω);电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);电键一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选择下面两种中的 (填数字代号)。 ①滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A) ②滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A) (2)在图2中他已经连接了一部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连线补充完整。 (3)闭合电键前滑动变阻器的滑片应该置于 端(选填“a”、“b”)。 (4)为了得到伏安特性曲线,他以电压表的读数U为横轴,以电流表的读数I为纵轴,将实验中得到的多组数据进行了描点,如图3所示,请你帮他完成I-U图像。 (5)由实验得到的伏安特性曲线可以看出小灯泡的电阻随电压的增大而 。 (6)如果将此小灯泡连入如图4所示电路,其中电源电动势为3V,电源内阻与保护电阻R0的总阻值为5Ω,定值电阻R的阻值为10Ω。开关S闭合后,通过小灯泡的电流是 A(保留两位有效数字)
(6分)实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验。 (1)实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式,其中L表示摆长,T表示周期。对于此式的理解,四位同学说出了自己的观点: 同学甲:T一定时,g与L成正比 同学乙:L一定时,g与T2成反比 同学丙:L变化时,T2是不变的 同学丁:L变化时,L与T2的比值是定值 其中观点正确的是同学 (选填“甲”、 “乙”、“丙”、“丁”)。 (2)实验室有如下器材可供选用: A.长约1 m的细线 B.长约1 m的橡皮绳 C.直径约2 cm的均匀铁球 D.直径约5cm的均匀木球 E.秒表 F.时钟 G.最小刻度为毫米的米尺 实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺,他们还需要从上述器材中选择: (填写器材前面的字母)。 (3)他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,将其上端固定,下端自由下垂(如图所示)。用刻度尺测量悬点到 之间的距离记为单摆的摆长L。 (4)在小球平稳摆动后,他们记录小球完成n次全振动的总时间t,则单摆的周期T= 。 (5)如果实验得到的结果是g=10.29m/s2,比当地的重力加速度值大,分析可能是哪些不当的实际操作造成这种结果,并写出其中一种: 。
(4分)如图所示为奥斯特实验所用装置,开关闭合前将小磁针置于水平桌面上,其上方附近的导线应与桌面平行且沿 (选填“东西”、“南北”)方向放置,这是由于考虑到 的影响;开关闭合后,小磁针偏转了一定角度,说明 ;如果将小磁针置于导线正上方附近,开关闭合后小磁针 发生偏转(选填“会”、“不会”)。
如图所示为“割绳子”游戏中的一幅截图,游戏中割断左侧绳子糖果就会通过正下方第一颗星星…….糖果一定能经过星星处吗?现将其中的物理问题抽象出来进行研究:三根不可伸长的轻绳共同系住一颗质量为m的糖果(可视为质点),设从左到右三根轻绳的长度分别为l1 、l2 和l3,其中最左侧的绳子处于竖直且张紧的状态,另两根绳均处于松弛状态,三根绳的上端分别固定在同一水平线上,且相邻两悬点间距离均为d,糖果正下方的第一颗星星与糖果距离为h。已知绳子由松弛到张紧时沿绳方向的速度分量即刻减为零,现将最左侧的绳子割断,以下选项正确的是 A.只要满足,糖果就能经过正下方第一颗星星处 B.只要满足,糖果就能经过正下方第一颗星星处 C.糖果可能以的初动能开始绕中间悬点做圆运动 D.糖果到达最低点的动能可能等于
如图甲所示,两个平行金属板正对放置,板长l=10cm,间距d=5cm,在两板间的中线OO’的O处一个粒子源,沿OO’方向连续不断地放出速度的质子。两平行金属板间的电压u随时间变化的u—t图线如图乙所示,电场只分布在两板之间。在靠近两平行金属板边缘的右侧分布有范围足够大的匀强磁场,磁感应强度,方向垂直于纸面向里,磁场边缘MN与OO′垂直。质子的比荷取,质子之间的作用力忽略不计,下列说法正确的是 A.有质子进入磁场区域的时间是0.15s B.质子在电场中运动的最长时间是0.10s C.质子在磁场中做圆周运动的最大半径是0.5m D.质子在磁场中运动的最大速度是的倍
如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点M、O、N,质点O恰能保持静止,质点M、N均围绕质点O做匀速圆周运动。已知质点M、N与质点O的距离分别为L1、L2。不计质点间的万有引力作用。下列说法中正确的是( ) A.质点M与质点N带有异种电荷 B.质点M与质点N的线速度相同 C.质点M与质点N的质量之比为 D.质点M与质点N所带电荷量之比为
一根较长轻质柔软细绳,用手握住一端连续上下抖动,形成一列波。某一时刻的波形如图所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置,不考虑能量损失。下列说法中正确的是( ) A.质点 a的振动周期大于质点b的振动周期 B.a、b两质点之间的距离等于半个波长 C.一个周期后质点a将移动到质点b的位置 D.质点a比质点b先开始振动
某同学将一个质量为m的小球竖直向上抛出,小球上升的最大高度为H。设上升过程中空气阻力F大小恒定。则在上升过程中( ) A.小球的动能减小了mgH B.小球机械能减小了FH C.小球重力势能减小了mgH D.小球克服空气阻力做功(F+mg)H
如图所示,实线表示某匀强电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是( ) A.1、2两点的场强不相等 B.2、3两点的电势不相等 C.1、2两点间的电势差等于1、3两点间的电势差 D.电荷在1点具有的电势能一定大于其在2点具有的电势能
如图所示,在M点分别以不同的速度将两小球水平抛出。两小球分别落在水平地面上的P点、Q点。已知O点是M点在地面上的竖直投影,OP∶PQ=1∶3,且不考虑空气阻力的影响。下列说法中正确的是( ) A.两小球的下落时间之比为1:3 B.两小球的下落时间之比为1:4 C.两小球的初速度大小之比为1∶3 D.两小球的初速度大小之比为1∶4
如图所示,三根轻绳的一端系于O点,绳1、2的另一端分别固定在墙上,绳3的另一端吊着质量为m的重物。重物处于静止时,绳1水平,绳2与水平方向的夹角为θ。绳1受到的拉力用F1表示,绳2受到的拉力用F2表示。下列表达式中正确的是( ) A. B. C. D.
如图所示,兴趣小组的同学为了研究竖直运动的电梯中物体的受力情况,在电梯地板上放置了一个压力传感器,将质量为4kg的物体放在传感器上。在电梯运动的某段过程中,传感器的示数为44N。g取10m/s2.对此过程的分析正确的是 ( ) A.物体受到的重力变大 B.物体的加速度大小为1m/s2 C.电梯正在减速上升 D.电梯的加速度大小为4m/s2
质量为m的小球P以大小为v的速度与质量为3m的静止小球Q发生正碰,碰后小球P以大小为的速度被反弹,则正碰后小球Q的速度大小是( ) A. B. C. D.
质量为2kg的小球自塔顶由静止开始下落,不考虑空气阻力的影响,g取10m/s2,下列说法中正确的是( ) A.2s末小球的动量大小为40kg·m/s B.2s末小球的动能为40J C.2s内重力的冲量大小为20N·s D.2s内重力的平均功率为20W
甲、乙两人从某点出发沿同一圆形跑道运动,甲沿顺时针方向行走,乙沿逆时针方向行走。经过一段时间后,甲、乙两人在另一点相遇。从出发到相遇的过程中,下列说法中正确的是( ) A.甲、乙两人通过的路程一定不同 B.甲、乙两人通过的路程一定相同 C.甲、乙两人发生的位移一定不同 D.甲、乙两人发生的位移一定相同
(12分)在如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为B,x轴下方有一匀强电场,电场强度的大小为E,方向与y轴的夹角θ为45o且斜向上方。现有一质量为m电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点进入电场区域,该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为45o。 不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大。求: (1)C点的坐标; (2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间; (3)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角.
(8分)利用图示装置可以测定匀强磁场的磁感应强度B.已知单匝矩形线圈宽为L,磁场垂直于纸面,当线圈中通以方向如图所示的电流I时,天平如图示那样平衡.当电流大小不变,方向改变时,在右边再加质量为m的砝码后,天平才重新平衡.试求出磁感应强度的大小和方向.
(10分)如图所示电路中,R1=0.8Ω,R3=6Ω,滑动变阻器的全值电阻R2=12 Ω,电源电动势E=6 V,内阻r=0.2 Ω,当滑动变阻器的滑片在变阻器中央位置时,闭合开关S,电路中的电流表和电压表的读数各是多少?
(8分)矩形线圈abcd,长ab=20cm ,宽bc=10cm, 匝数n=200,每匝线圈电阻R= 0.25Ω,整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过,磁感应强度B随时间的变化规律如图所示,求 (1)线圈回路的感应电动势 (2)在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力的大小
下图是探究感应电流与磁通量变化关系的实验,线圈A与电流表相连,线圈B通过变阻器和开关连接在电源上,则可以看到电流表指偏转的是 (填序号)。从中可以得出闭合回路产生感应电流的条件: 。 A.开关闭合和断开的瞬间 B.开关总是闭合的,滑动变阻器也不动 C.开关总是闭合的,线圈B上下迅速移动 D.开关总是闭合的,迅速移动滑动变阻器的滑片
在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作: (1)为了合理选择实验方案和器材,首先使用欧姆表(1挡)粗测拟接入电路的金属丝的阻值R。欧姆调零后,将表笔分别与金属丝两端连接,某次测量结果如图所示,则这次测量的读数R=_____Ω。 (2)使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完成实验,除电源(电动势为4V,内阻很小)、待测电阻丝、导线、开关外,电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (选填器材前的字母)。 (3)若采用上图所示的电路测量金属丝的电阻,电压表的左端应与电路中的_______点相连(选填“a”或“b”)。
图甲千分尺的度数 mm;游标20分度的卡尺上的示数如图乙可读出 mm。
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和高频交流电源相连接,两盒间的窄缝中形成电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.如果用同一回旋加速器分别加速氚核()和α粒子()比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有 A.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大 B.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小 C.加速α粒子的交流电源的频率较小,氚核获得的最大动能也较小 D.加速α粒子的交流电源的频率较小,氚核获得的最大动能较大
一个矩形线圈匀速地从无磁场的左边空间先进入磁感应强度为B1的匀强磁场,然后再进入磁感应强度为B2的匀强磁场,最后进入没有磁场的右边空间,如图所示.若B1=2B2,方向均始终和线圈平面垂直,则在下图所示图中能定性表示线圈中感应电流i随时间t变化关系的是(电流以逆时针方向为正)
一电子以垂直于匀强磁场的速度vA,从A处进入长为d宽为h的匀强磁场区域,如图所示,发生偏移而从B处离开磁场,若电量为e,磁感应强度为B,弧AB的长为L,则 A.电子在磁场中运动的平均速度是vA B.电子在磁场中运动的时间为 C.洛仑兹力对电子做功是 D.电子在A、B两处的速率相同
如图所示,螺线管CD的导线绕法不明.当磁铁AB插入螺线管时,电路中有图示方向的感应电流产生.下列关于螺线管C端极性的判断,正确的是 A.C端一定是N极 B.C端一定是S极 C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同 D.无法判断极性,因螺线管的绕法不明
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