【题目】在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原因如图所示.仪器中有一根轻质金属丝,悬挂着一个金属球m.无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大,偏角越大,通过传感器,就可以根据偏角的大小指示出风力.那么,风力大小F跟小球质量m偏角θ之间有什么样的关系呢?
【答案】F=mgtanθ
【解析】
以小球为研究对象,有风时,它受到三个力作用:重力mg,竖直向下;风力F,水平向左;金属丝拉力FT,沿金属丝倾斜向上.如图所示,当风力一定时,小球能保持在一定的偏角θ的位置上处于静止,由平衡条件可知:mgFFT三个力的合力为零,即上述三力中任意两个力的合力都与第三个力大小相等方向相反.根据平行四边形定则将任意两力合成,由几何关系进行求解.
将金属丝拉力FT与小球重力mg合成,由平衡条件可知,其合力方向必定与风力F的方向相反,且大小相等.如图所示,由几何关系可知:F=F′=mgtanθ
由所得结果可见,当小球质量m一定时,风力F只跟偏角θ有关.因此,根据偏角θ的大小就可以指示出风力的大小.
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【题目】在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,采用的仪器有:
①电源E(电动势6V,内阻r=2Ω);
②标号为“4.0V,1.6W”的小灯泡L;
③电流表(量程0.6A,内阻约2Ω);
④电流表(量程为3A,内阻约0.5Ω)
⑤电压表V(量程6V,内阻约15kΩ);
⑥滑动变阻器(最大阻值l0Ω);
⑦滑动变阻器(最大阻值200Ω);
⑧开关S,导线若干.
(1)实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调.则滑动变阻器须选用____(填“或”),电流表须选用____(填“或”)
(2)请在虚线方框中设计出实验所用的电路原理图._____
(3)如上图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I-U图象,如果把两个这样的灯泡和的定值电阻串联起来接在电源E(电动势6V,内阻r=2Ω)上,如上图,则每只灯泡消耗的实际功率为_______W.
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【题目】如图,在坐标系xOy中,有边长为L的正方形金属线框abcd,对角线ac和y轴重合,顶点a位于坐标原点O处。在第I、IV象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合,左边界与y轴重合,右边界与y轴平行。t=0时刻,线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域。则在线框穿过磁场区域的过程中,ab间的电势差Uab、安培力的功率P随时间t变化的图线正确的是
A. B. C.
D.
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【题目】为了探究轻质弹簧的弹性势能,某同学设计了如图实验装置:一轻质弹簧左端固定在气垫导轨上,右端自由。弹簧右侧有一个滑块,滑块上固定一挡光片。滑块右侧固定的光电计时器可以记录挡光片通过光电门的时间。实验过程如下:
(1)将气垫导轨放在实验桌上,调节气垫导轨使其水平,气垫导轨调至水平的依据是:通气状态下,滑块置于导轨任意位置,滑块________________;
(2)向左推滑块,使弹簧压缩一段距离x后由静止释放,记下挡光片通过光电门的时间t;
(3)多次改变弹簧的压缩量,记下相应的x和t,发现压缩量x越大,时间t_______(选填“越大”、“越小”或“不变”)
(4)为了进一步确定x和t的关系,以x为纵坐标,为横坐标,作图线,得到一条过原点的直线,由此可得轻质弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的关系为____________。
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【题目】如图所示,某种变速自行车有六个飞轮和三个链轮,链轮和飞轮的齿数如下表所示.前后轮直径为660 mm,人骑自行车行进速度为4 m/s时,脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度最小值约为( )
A. 1.9 rad/s B. 3.8 rad/s C. 6.5 rad/s D. 7.1 rad/s
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【题目】如图所示是圆盘发电机的示意图;铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度为B,回路的总电阻为R,从左往右看,铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则
A. 由于穿过铜盘的磁通量不变,故回路中无感应电流
B. 回路中有周期性变化的感应电流
C. 回路中感应电流大小不变,为
D. 回路中感应电流方向不变,为C→D→R→C
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【题目】发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。
在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内。金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以平行于MN的速度向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物。
从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。
(1)请在图3(图1的导体棒ab)、图4(图2的导体棒ab)中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。
(2)我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图1“发电机”为例,通过计算分析说明。
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【题目】一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长。现滑块A被水平飞来的质量为mc=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能
(3)B可获得的最大动能
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【题目】如图所示,劲度系数为k0的轻弹簧一端固定于悬点O,另一端悬挂一个质量为m的小球a,小球a静止时处于空中A点.在悬点O处固定一带电量为–q(q>0)小球b(未画出),弹簧与小球a、b彼此绝缘.某时刻,用某种方式让小球a带上电量+q,小球a由静止开始向上运动,当a、b球间的电场力为a球重力的两倍时,小球a的速度达到最大值v,此时小球a处于空中B点.两带电小球均看作点电荷,静电力常数为k,重力加速度为g,不计空气阻力.则
A. 弹簧的原长为
B. A、B两点间的距离为
C. A、B两点间的电势差
D. 小球a从A点到B点机械能的变化量为
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