【题目】水平地面上有一固定的磁场斜面,倾角为,一质量滑块在平行于斜面向上的恒定拉力F作用下从静止开始沿斜面向上做匀加速度直线运动,滑块与斜面间的动摩擦因数。从滑块由静止开始运动时计时,在末撤去恒定拉力F,滑块刚好可以滑到斜面顶端,滑块在0到内图像如图乙所示,求:
(1)滑块前的加速度以及前内位移的大小;
(2)拉力F的大小;
(3)滑块经过斜面上距斜面顶点处所对应的时刻?
【答案】(1)8m(2)11N(3) 和
【解析】由v-t图像求出滑块前的加速度以及前内位移的大小,滑块在拉力作用下,由牛顿第二定律求出拉力F的大小,滑块先做匀加速直线运动,撤去力F后做匀减速运动,在沿斜面向下做匀加速运动,根据牛顿第二定律和运动学公式求出。
解:(1)由图可知:加速度大小
位移的大小即为图线与时间轴围成的面积: ;
(2)滑块在拉力作用下,受力分析如图:
Y轴上,由平衡方程: ,
X轴上,由牛顿第二定律;
得到:
(3)滑块先以做匀加速直线运动,撤去力F后,滑块受力如图所示:
X轴上,由牛顿第二定律: ,得到:
以匀减速到0过程,位移
距顶端处的位置在减速前进的处。
由匀变速位移公式: ,解得: 或(已反向运动,舍弃)
得到:
所对应的时刻为
滑块减速到0时间为
此后滑块会下滑,摩擦力反向,设滑块加速度为
由牛顿第二定律:
解得:
设加速运动的时间为, ,得到:
所对应的时刻为:
即滑块经过斜面上距斜面顶点处所对应的时刻分别为和。
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【题目】如图所示,闭合导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B的大小随时间变化。关于线框中感应电流的说法正确的是
A. 当B增大时,俯视线框,电流为逆时针方向
B. 当B增大时,线框中的感应电流一定增大
C. 当B减小时,俯视线框,电流为逆时针方向
D. 当B减小时,线框中的感应电流一定增大
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【题目】导线中带电粒子的定向移动形成电流,电流可以从宏观和微观两个角度来认识。
(1)一段通电直导线的横截面积为S,单位体积的带电粒子数为n,到西安中每个带电粒子定向移动的速率为v,粒子的电荷量为q,并认为做定向运动的电荷是正电荷。
a.试推导出电流的微观表达式;
b.如图所示,电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和,在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路,请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
(2)经典物理学认为金属导体总恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下,定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中,不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零,将能量转移给金属离子,使得金属离子的热运动更加剧烈。自由电子定向运动过程中,频繁地与金属离子碰撞产生了焦耳热。某金属直导线电阻为R,通过的电流为I。请从宏观和微观相联系的角度,推导在时间t内导线中产生的焦耳热为(需要的物理量可自设)。
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【题目】如图所示,在真空中A、B两点处各固定一个点电荷,它们的电荷量相等,均为4.0×10-10C,而带电的性质不同,A为正、B为负,两者相距80cm,P点与A、B等距离,均为50cm。
(1)试确定P点的场强大小和方向?
(2)试求P点处的场强和A、B连线中点O处的场强之比?
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【题目】某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验,实验时把弹簧竖直悬挂起来,在下端挂钩码,每增加一只钩码均记下对应的弹簧伸长的长度x,数据记录如表所示。
(1)根据表中数据在图甲中作出图线______;
(2)根据图线可以求得弹力和弹簧伸长的关系式为_____ (式中各物理量均采用国际单位);
(3)一位同学做此实验时得到如图乙所示的图线,说明此同学可能出现了哪种错误?_________
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【题目】某兴趣小组利用图甲所示电路测定一电池的内阻r和一待测电阻Rx的阻值。已知电池的电动势约为6 V,电池内阻和待测电阻的阻值都约为10Ω。可供选用的实验器材有:
A.电流表A1(量程0~300 mA,内阻不计);
B.电流表A2(量程0~3 A,内阻不计);
C.电压表V1(量程0~6 V,内阻很大);
D.电压表V2(量程0~15 V,内阻很大);
E.滑动变阻器R(阻值0~100 Ω);
开关S一个,导线若干。
该实验过程如下:
(1)在连接电路前,先选择合适的器材,电流表应选用____,电压表应选用____。(填所选器材前的字母)
(2)按图甲正确连接好电路后,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关。改变变阻器阻值,记录电压表示数U和电流表示数I。用记录的数据绘出图乙所示的U-I图线。
(3)断开开关S,将Rx改接在B、C之间,A与B用导线直接相连,其他部分保持不变。重复步骤(2),得到另一条U–I图线,其斜率的绝对值为k。
(4)根据上面实验数据结合图乙可得,电池的内阻r=_____Ω;用k和r表示待测电阻的表达式为Rx=__________。
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【题目】一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图所示,D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,两盒分别与交流电源相连,高频交流电周期为T,下列说法正确的是( )
A. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大
B. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大
C. 质子在匀强磁场里运动的周期为2T
D. 质子在匀强磁场里运动的周期为T
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【题目】某同学想尽可能精确的测量某导电溶液的电阻率,先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极(接触电阻不计),两电极相距为L,其间充满待测的导电溶液。该导电溶液的电阻大约为4.5×104Ω。现用如下器材进行测量:电压表(量程15 V,内阻约30 kΩ)、电流表(量程300 μA,内阻约50 Ω)、滑动变阻器(100 Ω,1 A)、电池组(电动势E=12 V,内阻r=6 Ω)、单刀开关一个、导线若干。他通过实验测出导电溶液的电阻为R。实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图所示。根据以上所述请回答下面的问题:
(1)玻璃管内径d的测量值为________cm;
(2)请在线框内画出测量导电溶液电阻的电路图,并在实物图中补画出未连接的导线______。
(3)计算导电溶液的电阻率表达式ρ=________。(用R、d、L表示)
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【题目】下列说法中正确的是( )
A. 原子核结合能越大,原子核越稳定
B. 对黑体辐射的研究表明:随着温度的升高,辐射强度的最大值向波长较短的方向移动
C. 核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射,其核反应方程式为,可以判断x为正电子
D. 一个氢原子处在n=4的能级,当它跃迁到较低能级时,最多可发出6种频率的光子
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