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【題目】(1)試證明:“靜止的通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力,在數(shù)值上等于大量定向運(yùn)動(dòng)的電荷受到的洛倫茲力的總和”。以一段柱狀通電直導(dǎo)線為例,設(shè)導(dǎo)線的橫截面積為S,長(zhǎng)度為L,單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,電荷電量為q,電荷定向移動(dòng)的平均速率為v。假定在金屬導(dǎo)體中正電荷定向移動(dòng)形成電流,得到結(jié)果具有普遍性(本假定同樣適用于以下兩問)。
(2)如圖所示,接通電路后,導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí),導(dǎo)體中自由電荷既在電場(chǎng)力作用下沿導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),又隨導(dǎo)體棒沿水平方向運(yùn)動(dòng),從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力與宏觀安培力不在同一方向。
在此模型中,請(qǐng)證明:安培力對(duì)導(dǎo)體棒做功,在數(shù)值上等于大量可自由運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的某個(gè)分力對(duì)電荷做功的總和。
為方便證明,可設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E,導(dǎo)體棒的電阻為R,其長(zhǎng)度為L,恰好等于平行軌道間距,整個(gè)裝置處于豎直、向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,忽略電源和金屬導(dǎo)軌的電阻。導(dǎo)體棒在安培力和摩擦力的作用下,向右以速度vx做勻速直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t內(nèi)由實(shí)線位置運(yùn)動(dòng)到虛線位置;同時(shí)棒內(nèi)某個(gè)正電荷在該時(shí)間t內(nèi)從a位置定向運(yùn)動(dòng)到b位置。如在證明過程中,還需用到其他物理量,請(qǐng)自行假設(shè)。
(3)在(2)問所涉及的模型中,通過導(dǎo)體棒的電流:。這是因?yàn)閷?dǎo)體在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)切割磁感線,產(chǎn)生“反電動(dòng)勢(shì)E”。請(qǐng)你根據(jù)該過程的微觀機(jī)制,利用電動(dòng)勢(shì)的定義,求出圖示模型中的反電動(dòng)勢(shì)E,并寫出通過導(dǎo)體棒的電流I。
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【題目】一帶負(fù)電的粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖所示,在第2s 和第8s時(shí)刻分別經(jīng)過M、N兩點(diǎn),已知運(yùn)動(dòng)過程中粒子僅受電場(chǎng)力的作用,則以下判斷正確的是
A.該電場(chǎng)一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)
B.M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)
C.從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中,電勢(shì)能逐漸增大
D.帶電粒子在M點(diǎn)所受電場(chǎng)力大于在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力
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【題目】如圖甲所示,在平靜的水面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源s,它發(fā)出的兩種不同顏色的a光和b光在水面上形成了一個(gè)有光線射出的圓形區(qū)域,該區(qū)域的中間為由ab兩種單色光所構(gòu)成的復(fù)色光圓形區(qū)域周圍為環(huán)狀區(qū)域,且為a光的顏色(見圖乙)設(shè)b光的折射率為n,則下列說法正確的是( )
A. 在水中,a光的波長(zhǎng)比b光小
B. 水對(duì)a光的折射率比b光小
C. 在水中,a光的傳播速度比b光大
D. 復(fù)色光圓形區(qū)域的面積為S=
E. 在同一裝置的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,a光的干涉條紋比b光窄
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【題目】如圖所示兩小滑塊分別靜止在平臺(tái)的兩端,間距x=6.25m,質(zhì)量分別為m1=1kg、m2=2kg水平面上依次排放兩塊完全相同的木板A、B,其長(zhǎng)度均為L=2.5m,質(zhì)量均為M=1kg,木板上表面與平臺(tái)等高滑塊與平臺(tái)間、木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.2,滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ2,現(xiàn)給滑塊m1一水平向右的初速度v0=13m/s,一段時(shí)間后與m2發(fā)生彈性碰撞.最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,g取10m/s2.求:
(1)碰前滑塊m1的速度大小及碰后滑塊m2的速度大小
(2)若滑塊m2滑上木板A時(shí),木板不動(dòng)而滑上木板B時(shí),木板B開始滑動(dòng),則μ2應(yīng)滿足什么條件
(3)若μ2=0.8求木板B的位移大小
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【題目】如圖甲所示,電阻不計(jì)且間距L=1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置,上端接一阻值R=2 Ω的電阻,虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T。現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1 kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放,金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平。金屬桿從靜止開始,下落0.3 m的過程中,加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示,g取10 m/s2,求:
(1)金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),速度的大小v0;
(2)金屬桿從靜止開始下落0.3m的過程中,在電阻R上產(chǎn)生的熱量Q;
(3)在圖丙的坐標(biāo)系中,定性畫出回路中電流隨時(shí)間變化的圖線,并說明圖線與坐標(biāo)軸圍成面積的物理意義(以金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn))。
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【題目】“用DIS測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路如圖(a)所示,其中R為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器。
(1)器材A是_____傳感器;
(2)測(cè)得電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線如圖(b)所示,則電源電動(dòng)勢(shì)E=_____V,內(nèi)阻r=_____Ω。
(3)某同學(xué)用電流傳感器和電阻箱與電源組成如圖(c)所示的電路,改變電阻箱的阻值R,得到不同的電流I,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出R﹣圖線,若該圖線的斜率為k,則電源電動(dòng)勢(shì)為_____;該同學(xué)沒有采用測(cè)兩組數(shù)據(jù)、解方程組求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法,原因是_____。
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【題目】如圖為一勻強(qiáng)電場(chǎng),某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0J,電場(chǎng)力做的功為1.5J.則下列說法正確的是
A. 粒子帶負(fù)電
B. 粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5J
C. 粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5J
D. 粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5J
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【題目】如圖所示,在直角坐標(biāo)系xoy的第一象限中分布著沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),在第四象限中分布著方向向里垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)質(zhì)量為m、帶電+q的微粒,在A點(diǎn)(0,3)以初速度v0=120m/s平行x軸射入電場(chǎng)區(qū)域,然后從電場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入磁場(chǎng),又從磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng),并且先后只通過x軸上的p點(diǎn)(6,0)和Q點(diǎn)(8,0)各一次.已知該微粒的比荷為=102C/kg,微粒重力不計(jì),求:
(1)微粒從A到P所經(jīng)歷的時(shí)間和加速度的大;
(2)求出微粒到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角,并畫出帶電微粒在電磁場(chǎng)中由A至Q的運(yùn)動(dòng)軌跡;
(3)電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B的大。
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【題目】某同學(xué)用圖甲所示的電路研究某種型號(hào)電池的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻圖中R0為5Ω的定值電阻,兩個(gè)電壓表均為理想電壓表。
(1)請(qǐng)根據(jù)圖甲所示的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的的實(shí)物圖補(bǔ)充完整_______
(2)閉合開關(guān),電壓表V1 、V2的示數(shù)分別為U1、U2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,得到多組U1、U2,作出電池的U1-U2曲線如圖丙。由此可知電池的電動(dòng)勢(shì)為___________V,U2較大時(shí)電池的內(nèi)阻將___________(選填“增大”、“不變”或“減小”)
(3)若將圖甲所示的電路圖中的滑動(dòng)變阻器換成R=20Ω的定值電阻,閉合開關(guān)后電阻R消耗的電功率為___________W(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】如圖甲所示為測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的實(shí)驗(yàn)裝置,圓形卡紙固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上,在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)在圓形卡紙的旁邊安裝一個(gè)改裝過的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz。
下面是該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟:
I.按實(shí)驗(yàn)要求安裝器材;
Ⅱ.啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),使圓形卡紙轉(zhuǎn)動(dòng)起來;
Ⅲ.轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,在卡紙邊緣打點(diǎn);
Ⅳ.?dāng)嚅_打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電動(dòng)機(jī)電源;
V.根據(jù)卡紙上留下的部分痕跡,測(cè)出某兩點(diǎn)間的圓心角,如圖乙所示計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的角速度.
①實(shí)驗(yàn)中使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)生電源應(yīng)采用下圖中的___________接法(填“A”或“B”)
②若測(cè)得圖乙中θ=120°,則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=___________rad/s
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