【题目】一半径为R的薄圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的中心轴线平行,筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔,筒可绕其中心轴线转动,圆筒的转动方向和角速度大小可以通过控制装置改变。一不计重力的负电粒子从小孔M沿着MN方向射入磁场,当筒以大小为ω0的角速度转过90°时,该粒子恰好从某一小孔飞出圆筒。
(1)若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,求该粒子的荷质比和速率分别是多大?
(2)若粒子速率不变,入射方向在该截面内且与MN方向成30°角,则要让粒子与圆筒无碰撞地离开圆筒,圆筒角速度应为多大?
【答案】(1);
(2)
【解析】
试题分析:(1)若粒子沿MN方向入射,当筒转过90°时,粒子从M孔(筒逆时针转动)或N孔(筒顺时针转动)射出,如图,由轨迹1可知半径r=R
由 粒子运动周期
筒转过90°的时间又
联立以上各式得:荷质比,粒子速率
(2)若粒子与MN方向成30°入射,速率不变半径仍为R,作粒子轨迹2如图,轨迹2圆心为O’,则四边形MO’PO为菱形,可得,所以
则粒子偏转的时间:;又
;得:
由于转动方向与射出孔不确定,讨论如下:ⅰ.当圆筒顺时针转动时,设筒转动的角速度变为ω1,
若从N点离开,则筒转动时间满足,得:
其中k=0,1,2,3…
若从M点离开,则筒转动时间满足,得:
其中k=0,1,2,3……;综上可得
其中n=0,1,2,3……
ⅱ.当圆筒逆时针转动时,设筒转动的角速度变为ω2,
若从M点离开,则筒转动时间满足,得:
其中k=0,1,2,3……
若从N点离开,则筒转动时间满足,得:
其中k=0,1,2,3……综上可得
其中n=0,1,2,3…
综上所述,圆筒角速度大小应为或者
其中n=0,1,2,3……
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【题目】如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.
(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,为完成实验需满足(______)
A.m1>m2,r1>r2 B.m1>m2,r1<r2 C.m1>m2,r1=r2 D.m1<m2,r1=r2
(2)以下是本实验需要完成的必要步骤是________.(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2;
B.测量小球m1开始释放高度h;
C.测量抛出点距地面的高度H;
D.分别找到m1、m2碰撞前后平均落地点的位置M、P、N;
E.测量平抛射程OM,OP,ON。
(3)若两个小球相碰前后的动量守恒,验证动量守恒的表达式可以表示为__________(利用(2)中所测量的物理量表示)
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【题目】如图所示,光滑水平地面上静止放置由弹簧相连的木块A和B,开始时弹簧处于原长,现给A一个向右的瞬时冲量,让A开始以速度v0向右运动,若,则:
A. 当弹簧压缩最短时,B的速度达到最大值
B. 当弹簧再次恢复原长时,A的速度一定向右
C. 当弹簧再次恢复原长时,A的速度一定小于B的速度
D. 当弹簧再次恢复原长时,A的速度可能大于B的速度
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【题目】某同学用图示的实验装置探究加速度与力的关系。他在气垫导轨旁安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器可直接测出绳中拉力大小,传感器下方悬挂钩码。改变钩码数量,每次都从A处由静止释放滑块。已知滑块(含遮光条)总质量为M,导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L。请回答下面相关问题。
(1)如图,实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为d= cm。某次实验中,由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t,由力传感器记录对应的细线拉力大小为F,则滑块运动的加速度大小a应表示为 (用题干已知物理量和测得物理量字母表示)。
(2)下列实验要求中不必要的是___________
A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些
C.应将气垫导轨调节至水平
D.应使细线与气垫导轨平行
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【题目】如右图所示,质量m1=2kg的物体A与一劲度系数为k=500N/m的轻弹簧相连,弹簧的另一端与地面上的质量为m2=1kg的物体B相连,A、B均处于静止状态.另有一质量为m3=1kg的物体C从物体A的正上方距离h=0.45m处自由下落.落到A上立刻与A粘连并一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,最终恰好能使B离开地面但不继续上升.(A、B、C均可视为质点,g取10m/s2)
(1)求C与A粘连后一起向下运动的速度V;
(2)从AC一起运动直至最高点的过程中弹簧对AC整体做的功;
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【题目】在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是:
A.增大入射光的强度,光电流不变
B.减小入射光的强度,光电效应现象消失
C.改变频率小于的光照射,一定不发生光电效应
D.改变频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大
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【题目】如图所示,斜面A放在水平地面上,物块B放在斜面上,有一水平力F作用在B上时,A、B均保持静止. A受到水平地面的静摩擦力为f1,B受到A的静摩擦力为f2,现使F逐渐增大,但仍使A、B处于静止状态,则
A. f1、f2一定都增大
B. f1、f2都不一定增大
C. f1增大,f2不一定增大
D. f2增大,f1不一定变大
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【题目】以下说法不正确的是( )
A.光纤通信利用了激光相干性好的特点
B.激光武器利用了激光亮度高的特点
C.激光写、读利用了激光亮度高的特点
D.激光加工、激光手术和激光武器都利用了激光亮度高的特点
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【题目】某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为3 V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99 Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
(1)先测电阻R1的阻值.请将该同学的操作补充完整:
A.闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R0和对应的电压表示数U1.
B.保持电阻箱示数不变,__________,读出电压表的示数U2.
C.则电阻R1的表达式为R1=__________.
(2)该同学已经测得电阻R1=3.2 Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值,其做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所示的-
图线,则电源电动势E=____ V,电阻R2=_____ Ω.
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