【題目】如圖所示,在無限長的水平邊界AB和CD間有一勻強電場,同時在AEFC、BEFD區(qū)域分別存在水平向里和向外的勻強磁場,磁感應強度大小相同,EF為左右磁場的分界線。AB邊界上的P點到邊界EF的距離為。一帶正電微粒從P點的正上方的O點由靜止釋放,從P點垂直AB邊界進入電、磁場區(qū)域,且恰好不從AB邊界飛出電、磁場。已知微粒在電、磁場中的運動軌跡為圓弧,重力加速度大小為g,電場強度大小E(E未知)和磁感應強度大小B(B未知)滿足E/B=,
不考慮空氣阻力,求:
(1)O點距離P點的高度h多大;
(2)若微粒從O點以v0=水平向左平拋,且恰好垂直下邊界CD射出電、磁場,則微粒在電、磁場中運動的時間t多長?
【答案】(1)h=L/2(2)t=。(k=0,1,2,……)
【解析】試題分析:(1)微粒在電磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,重力與電場力合力為零,則:qE=mg,
粒子運動軌跡如圖所示:
由幾何知識可得: ,r1+r1sinθ=(2+)L,解得:r1=2L,
微粒做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得: ,
由動能定理得:mgh=mv12-0,
已知: ,解得:h=L;
(2)微粒在進入電磁場前做平拋運動,x1=v0t1,h=gt12,
代入數(shù)據(jù)解得: , ,
微粒在M點的豎直分速度: ,
速度: ,速度與AB夾角:θ=30°,
微粒運動軌跡如圖所示:
微粒軌道半徑:r2=4L,由幾何知識可知,微從M點粒偏轉(zhuǎn)30°垂直打在EF邊界上,
微粒在磁場中做圓周運動的周期: ,
由題意可知,微粒的運動時間: (k=0、1、2、…)
解得: (k=0、1、2、3、…);
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某游樂園入口旁有一鯨魚噴泉,在水泵作用下會從鯨魚模型背部噴出豎直向上的水柱,將站在沖浪板上的玩偶模型托起,懸停在空中,伴隨著音樂旋律,玩偶模型能夠上下運動,非常引人駐足,如圖所示。這一景觀可做如下簡化,假設水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出;設同一高度水柱橫截面上各處水的速率都相同,沖浪板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積,保證所有水都能噴到?jīng)_浪板的底部。水柱沖擊沖浪板前其水平方向的速度可忽略不計,沖擊沖浪板后,水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱,在水平方向朝四周均勻散開。已知玩偶模型和沖浪板的總質(zhì)量為M,水的密度為ρ,重力加速度大小為g,空氣阻力及水的粘滯阻力均可忽略不計。
(1)試計算玩偶模型在空中懸停時,水對沖浪板的沖擊力大小和噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量;
(2)實際上當我們仔細觀察發(fā)現(xiàn)噴出的水柱在空中上升階段并不是粗細均勻的,而是在豎直方向上一端粗一端細,請你分析上升階段的水柱是上端較粗還是下端較粗,并說明水柱呈現(xiàn)該形態(tài)的原因。
(3)由于水柱頂部的水與沖浪板相互作用的時間很短,因此在分析水對沖浪板的作用力時可忽略這部分水所受的重力作用。求玩偶在空中懸停時,其底面相對于噴口的高度。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某物理興趣小組利用電子秤探究小球在豎直面內(nèi)的圓周運動,他們到物理實驗室取來電子秤、鐵架臺、長度為L的輕質(zhì)細線和小球等。
(1)將鐵架臺放在電子秤上,其讀數(shù)為M;撤去鐵架臺將小球放在電子秤上,其讀數(shù)為m。
(2)組裝好實驗裝置如圖所示。保持細線自然伸長,將小球拉起使細線處于水平位置,此時電子秤讀數(shù)為______(填寫“M+m”“M”“大于M+m”或“處于M和M+m之間”)。
(3)從釋放小球至小球向下運動到最低點過程,電子秤讀數(shù)________。(填“逐漸增大”“逐漸減小”或“保持不變”)
(4)忽略空氣阻力,當小球運動到最低點時,細線的拉力為________;電子秤的讀數(shù)為________。(已知重力加速度為g)
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【題目】旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機通過磁極的旋轉(zhuǎn)使不動的線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應電流,其原理示意圖可簡化為:如圖所示,固定不動的單匝矩形線圈abcd 的電阻為r,外電阻為R,磁場繞轉(zhuǎn)軸OO/勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω。圖中的電壓表為理想電表,示數(shù)為U。求:
(1)發(fā)電機線圈內(nèi)阻消耗的功率;
(2)從圖示位置開始計時,t = 0時,通過外電阻 R 的電流及方向;
(3)從圖示位置開始計時,t =T/4時,穿過矩形線圈abcd 的磁通量。
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【題目】如圖所示,水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與小物塊相連。彈簧處于自然長度時物塊位于O點(圖中未標出)。物塊的質(zhì)量為m,AB=a,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ,F(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點,拉力做的功為W。撒去拉力后物塊由靜止向左運動,經(jīng)O點到達B點時速度為零。重力加速度為g。則上述過程中( )
A. 經(jīng)O點時,物塊的動能小于W-μmga
B. 物塊在A點時,彈簧的彈性勢能等于W-μmga
C. 物塊在B點時,彈簧的彈性勢能小于W-μmga
D. 物塊動能最大時彈簣的彈性勢能小于物塊在B點時彈簧的彈性勢能
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【題目】如圖所示,兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接,B足夠長、放置在水平面上,所有接觸面均光滑。彈簧開始時處于原長,運動過程中始終處在彈性限度內(nèi)。在物塊A上施加一個水平恒力,A、B從靜止開始運動到第一次速度相等的過程中,下列說法中正確的有
A. 當A、B加速度相等時,系統(tǒng)的機械能最大
B. 當A、B加速度相等時,A、B的速度差最大
C. 當A、B的速度相等時,A的速度達到最大
D. 當A、B的速度相等時,彈簧的彈性勢能最大
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【題目】物理學的發(fā)展極大地豐富了人類對物質(zhì)世界的認識,推動了科學技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進了人類文明的進步,關(guān)于物理學中運動與力的發(fā)展過程和研究方法的認識,下列說法中正確的是( )
A. 亞里士多德首先提出了慣性的概念
B. 伽利略對自由落體運動研究方法的核心是:把實驗和邏輯推理(包括數(shù)學演算)結(jié)合起來,從而發(fā)展了人類的科學思維方式和科學研究方法
C. 牛頓三條運動定律是研究動力學問題的基石,牛頓的三條運動定律都能通過現(xiàn)代的實驗手段直接驗證
D. 力的單位“N”是基本單位,加速度的單位“”是導出單位
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【題目】“360百科”關(guān)于“閃電”有這樣一段描述:“通常是由積雨云產(chǎn)生電荷,云層底層為陰電,而且還在地面感應出陽電荷,如影隨形地跟著云移動,……”。若將云層底部和地面模型化為平行板電容器的兩個極板,板間距離記為200m,電壓為2千萬伏特,積雨云底層面積約為100平方千米,若已知靜電力常量與空氣的介電常數(shù),則下列說法正確的是
A. 云層底部與地面間的電場強度為2×105V/m
B. 由以上條件可估算云層底面與地面構(gòu)成的電容器的電容
C. 由以上條件可估算云層底面所帶電量
D. 帶負電的雨滴,在下落過程中電勢能變大
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【題目】如圖所示,光滑的金屬導軌MN、PQ固定在豎直面內(nèi),軌道間距L=1m,底部接入一阻值R=0.15Ω的定值電阻,上端不相連接,金屬導軌處于垂直導軌平面向里的磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中。一質(zhì)量m=0.5kg的金屬棒ab與導軌接觸良好,其離金屬導軌的上端和底部都足夠長,ab連入導軌間的電阻r=0.1Ω,電路中其余電阻不計。不可伸長的輕質(zhì)細繩繞過光滑的定滑輪與ab相連,在電鍵S打開的情況下,用大小為9N的恒力F從靜止開始向下拉細繩的自由端,當自由端下降高度h=1.0m時細繩突然斷了,此時閉合電鍵S。運動中ab始終垂直導軌,并接觸良好。不計空氣阻力,取g=10m/s2,試問:
(1)當細繩自由端下降高度h=1.0m時,ab棒速度的大小是多少?
(2)當細繩突然斷后ab棒的運動情況如何?
(3)當ab棒速度最大時電阻R消耗的電功率是多少?
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