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【题目】如图,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)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量___(填选项前的符号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。接下来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.测量平抛射程OM,ON
E.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为___(用(2)中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为___(用(2)中测量的量表示)
(4)有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。经测定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。请你用已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为___cm。
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【题目】某同学利用如图所示装置进行“验证牛顿第二定律”的实验,图中A为带有砝码的小车(车上装有挡光窄片),B为光电门,C为一端带有滑轮的长木板(长木板上附有刻度尺),D为装有沙的沙桶,沙桶通过细线绕过滑轮连接在小车上,重力加速度为g,试解答下列问题:
(1)为了能完成该实验,还需要的实验器材是_____________________。
(2)小车在细线拉力的作用下,从长木板左端某位置由静止开始做 匀加速直线运动,通过长木板上的刻度尺可以读出小车上挡光窄 片到光电门的距离s,通过光电门读出窄片经过光电门的挡光时间为△t,已知窄片的宽度为d,则小车经过光电门时速度为_______;小车在此过程中的加速度为_______(用题中给出的字母表示)。
(3)该同学在实验过程中测出小车A及车上砝码与窄片的总质量为M,沙及沙桶的总质量为m,他用沙及沙桶的重力mg作为细线的拉力F,即F=mg,在上述实验过程中测出小车运动的加速度为a,在实验过程中,他还注意平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力,所有操作均正确,他通过多次实验、测量、计算和分析后发现小车运动的加速度a总是略小于细线拉力F与小车总质量的比值,即a<,你认为这种误差属于______________(填“偶然误差”或“系统误差”)。
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【题目】质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做匀速圆周运动.求:
(1)粒子的速度v为多少?
(2)速度选择器的电压U2为多少?
(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大?
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【题目】如图所示,平面直角坐标系的第二象限内存在与水平方向成45、大小为E1的匀强电场,一质量为m、带电荷量为+q的小球从点静止释放,穿过y轴后,在y轴和竖直线PQ之间的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场B1,整个第一象限内都有竖直向上的匀强电场E2,且,小球在里面恰好能做匀速圆周运动在y轴与PQ之间的第四象限内有一竖直向上,大小为的匀强电场;而在一、四象限PQ的右侧是一大小为,方向垂直纸面向内的匀强磁场。已知PQ与x轴的交点坐标为。求:
(1)小球第一次进入第一象限时的速度大小;
(2)小球第二次通过PQ的坐标;
(3)从开始释放到第二次通过PQ一共经历的时间。
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【题目】如图所示,在xoy平面内,有一以坐标原点O为圆心、R为半径的圆形区圆周与坐标轴分别交于a、b、c、d点。x轴下方圆弧bd与b′d′是两个半圆形同心圆弧,bd和b′d′之间的区域内分布着辐射状的电场,电场方向指向原点O,其间的电势差为U;x轴上方圆周外区域,存在着上边界为y=2R的垂直纸面向里的足够大匀强磁场,圆周内无磁场。圆弧b′d′上均匀分布着质量为m、电荷量为q的带正电粒子,它们被辐射状的电场由静止加速后通过坐标原点O,并进入磁场。不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用,不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动。
(1)粒子经电场加速后,在半径为R的圆形区域内运动的时间为多大?
(2)若从a点进入磁场的粒子不能从磁场上边界射出磁场,则磁感应强度应满足什么条件?
(3要使粒子能够垂直于磁场上边界射出磁场,求磁场的磁感应强度的最大值B0;并求出此时从磁场上边界垂直射出的粒子在磁场中运动的时间;
(4)当磁场中的磁感应强度大小为第(3)问中B0的倍时,求能从磁场上边界射出粒子的边界宽度。
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【题目】如图所示,水平导体棒AB被两根竖直细线悬挂,置于垂直纸面向里的匀强磁场中,已知磁场的磁感应强度B=0.5 T,导体棒长L=1 m,质量m=0.5 kg,重力加速度g=10 m/s2。当导体棒中通以从A到B的电流时,
(1)判断导体棒所受安培力的方向;
(2)当电流I=2 A时,求导体棒所受安培力的大小F;
(3)导体棒中通过的电流I′为多大时,细线中拉力为1N。
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【题目】如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度的大小E=1.0×104N/C,现有质量m=0.20kg,电荷量q=8.0×10-4C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知SAB=1.0m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5,假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.求:(取g=10m/s2)
(1)带电体运动到圆弧轨道C点时的速度大小.
(2)带电体最终停在何处.
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【题目】如图所示,将某正粒子放射源置于原点O,其向各方向射出的粒子速度大小均为v0、质量均为m、电荷量均为q。在0≤y≤d的一、二象限范围内分布着一个匀强电场,方向与y轴正向相同。在d<y≤2d的一、二象限范围内分布着一个匀强磁场,磁场方向垂直xoy平面向里。粒子离开电场上边缘y= d时,能够到达的最右侧的位置为(1.5d,d), 最终恰好没有粒子从y=2d的边缘离开磁场。已知: sin30°=0.5, cos30°= ,sin37°=0.6, cos37°=0.8, sin 45°=,cos45°=,不计粒子重力以及粒子间的相互作用。求:
(1)电场强度E.
(2)磁感应强度B
(3)粒子在磁场中运动的最长时间.
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【题目】在水平地面上,固定着光滑平行金属导轨MN、PQ,导轨宽度d=0.5m, 在MP端连接着阻值为R=1.5Ω的电阻,空间存在着竖直向下的匀强磁场,磁感强度B=1T,在导轨上放置着垂直于导轨,阻值r=0.5Ω的导体棒ab,导体棒与导轨保持良好接触,导体棒的长度与导轨宽度相等,其余电阻忽略不计,导体棒在恒力F=1N的水平拉力作用下,从静止开始向右运动。求:
(1)当导体棒的速度为4m/s时,ab两端的电压和流经R的电流方向
(2)导体棒所能达到的最大速度
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【题目】矩形区域I、II中分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁场方向如图所示。区域I宽度2d,区域II宽度d,一个质量为m,电荷量为q的带正电的粒子以速度v,从P点沿纸面垂直磁场边界射入磁场,穿过区域I后从MN上的S点射入区域II,粒子在S点的速度方向与MN的夹角为,最终从区域II左边界从Q点图中未画出回到区域I,不计粒子重力。求:
区域I中磁感应强度的大小;
粒子没有从区域II的右边界射出磁场,则区域II磁感应强度的大小应满足什么条件。
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