【题目】在直角坐标系xoy中,x轴上方空间分布着竖直向上的匀强电场,场强大小为。在第一象限(包括x和y轴的正方向)存在垂直坐标平面的周期性变化的磁场,磁感应强度的大小,变化规律如图所示,规定垂直坐标平面向外为磁场正方向。一带量为+q、质量为m的小球P被锁定在坐标原点,带电小球可视为质点。t=0时刻解除对P球的锁定,1s末带电小球P运动到y轴上的A点。此后匀强电场方向不变,大小变为原来的一半。已知重力加速度为10m/s2,求:
(1)小球P运动到A点时的速度大小和位移大小;
(2)定性画出小球P运动的轨迹(至少在磁场中两个周期)并求出小球进入磁场后的运动周期;
(3)若周期性变化的磁场仅存在于某矩形区域内,区域左边界与y轴重合,下边界与过A点平行于x轴的直线重合。为保证带电小球离开磁场时的速度方向沿y轴正方向,则矩形磁场区域的水平及竖直边长应同时满足什么条件?
【答案】(1),;(2),6s;(3),
【解析】
(1)根据牛顿第二定律和运动学公式得
代入数据解得,
(2)根据题意,画出其运动轨迹,如图所示
1s末小球进入磁场后,由于小球所受重力和电场力平衡,小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律可得
圆周运动周期
由B-t图象可知,小球在1-2s顺时针旋转四分之一圆周,接下来2-3s做匀速直线运动,3-5s逆时针旋转半个圆周,5-6s做匀速直线运动,6-7s顺时针旋转四分之一圆周,完成一次周期性运动。即带电小球在复合场中运动的周期T=6s
(3)带电小球1s内做匀速直线运动的位移
要使带电小球沿y轴正方向离开磁场需满足
根据洛伦兹力提供向心力,则有
解得
,
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【题目】用如图的装置研究光电效应现象,当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时,电流表G的读数为0.2mA.移动变阻器的触点c,当电压表的示数大于或等于0.7V时,电流表读数为0.则( )
A. 光电管阴极的逸出功为
B. 电键k断开后,没有电流流过电流表G
C. 光电子的最大初动能为
D. 改用能量为的光子照射,电流表G也有电流,但电流较小
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【题目】甲、乙两物体在t=0时刻同地出发,其运动的x—t图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲物体做直线运动,乙物体做曲线运动
B.0~t2时间内,甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程
C.t1~t2时间内,甲物体平均速度大于乙物体的平均速度
D.t1时刻甲物体的速度大于乙物体的速度
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【题目】如图所示,箱子A被弹簧吊着,箱内放有物块B,它们的质量均为m,现对箱子施加竖直向上的,使系统处于静止状态。则在撤去F的瞬间( )
A.物体A处于超重状态,物体B处于完全失重状态
B.弹簧处于压缩状态,弹力大小为
C.A、B的加速度分别为,
D.A、B的加速度分别为,
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【题目】用如图所示的装置验证“在质量一定时,物体的加速度与力成正比”。先测出遮光条宽度,然后释放砂桶,拉力传感器测出细线对滑块的拉力,两个光电门A、B能测出遮光条通过时的遮光时间、及挡光片从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间。
(1)若消除用遮光时间内平均速度表示瞬时速度带来的误差,则滑块的加速度大小______(用表示)
(2)第一小组平衡好摩擦力后开始实验,并改变砂和砂桶的总质量得到多组加速度与拉力数据,绘制图象进行验证。本实验要求砂和砂桶的总质量_____远小于滑块的质量(填“不必”或“必须”)。
(3)第二小组只是把长木板放置于水平桌面上,未平衡摩擦力便进行实验,得到多组数据,绘制的图象如图丙,由图丙可知,该组所用滑块(含遮光条)的质量为_______kg,滑块与长木板间的动摩擦因数为___________;若滑轮为轻质,滑块加速度时,砂及砂桶的总质量为_________kg。(保留两位小数)(取)
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【题目】用传感器研究质量为2kg的物体由静止开始做直线运动的规律时,在计算机上得到0~6s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 0~6s内物体先向正方向运动,后向负方向运动
B. 0~6s内物体在4s时的速度最大
C. 物体在2~4s内速度不变
D. 0~4s内合力对物体做的功等于0~6s内合力做的功
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【题目】关于振动和波,以下说法正确的是
A.一波源产生的波在不同介质中传播时,波长与波速成正比
B.在波传播的介质中,同一时刻所有各点具有相同振动频率和速度
C.波源产生的波的频率与波源振动的频率相等,波速与波源振动速度相等
D.波在介质中传播时,波的传播速度与波源的振动频率成正比
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【题目】一物体在推力F作用下克服恒定的阻力运动,其图和图如图(a)、(b)所示.则在第一个5s、第二个5s、第三个5s内,力F对物体做的功_________J,__________J,_________J;在15s内阻力共做功_________J;力F的最大瞬时功率_________W,15s内力F的平均功率_________W.
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【题目】如图所示为导热气缸,内封有一定质量理想气体,活塞与气缸壁的接触面光滑,活塞上用弹簧悬挂。当周围环境温度不变,大气压缓慢变大之后,下列说法中正确的是
A.弹簧长度将改变
B.气体内能将增加
C.气体向外放出热量
D.单位时间碰撞气缸单位面积的分子数不变
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