15.如图所示,在质量为M=0.99kg的小车上,固定着一个质量为m=10g、电阻R=1W的矩形单匝线圈MNPQ,其中MN边水平,NP边竖直,高度l=0.05m。小车载着线圈在光滑水平面上一起以v0=10m/s的速度做匀速运动,随后进入一水平有界匀强磁场(磁场宽度大于小车长度),完全穿出磁场时小车速度v1=2m/s。磁场方向与线圈平面垂直并指向纸内、磁感应强度大小B=1.0T。已知线圈与小车之间绝缘,小车长度与线圈MN边长度相同。求:
(1)小车刚进入磁场时线圈中感应电流I的大小和方向;
(2)小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q;
(3)小车进入磁场过程中线圈克服安培力所做的功W。
(1)线圈切割磁感线的速度v0=10m/s,感应电动势 E=Blv0=1×0.05×10=0.5V(1分)
由闭合电路欧姆定律得线圈中电流 A (2分)
由楞次定律知线圈中感应电流方向为 M→Q→P→N→M (1分)
(2)线圈进入磁场和离开磁场时克服安培力做功,动能转化成电能,产生的电热
(J)(4分)
能量关系正确得 2分,结果正确再得2分。
(3)设小车完全进入磁场后速度为v,
在小车进入磁场从t时刻到t+⊿t时刻(⊿t→0)过程中
(1分)
即
求和得 (1分)
同理得
而 (1分)
又线圈进入和穿出磁场过程中磁通量的变化量相同,因而有 q入= q出(1分)
故得 v0-v = v-v 1 即 v = = 6 m/s (1分)
所以,小车进入磁场过程中线圈克服安培力做功
(J)(1分)
13.(16分)
(1)解:由动能定理:
q=- (3分)
解出vm==5×106m/s (1分)
(用平抛运动规律算出正确答案也给全分)
(2)证明:如图,设粒子在电场中的侧移为y,则
= (2分)
又l=v0t (1分)
y=t (2分)
联立解得x= (1分)
(用其它方式证明出来也按对)
(3)解:如图,设环带外圆半径为R2,
所求d= R2-R1 (1分)
R12+rm2=(R2-rm)2 (2分)
qvmB= (2分)
联立解得:d=(2-)m=O.586m (1分)
14.如图所示,两平行金属板A、B长度l=0.8m,间距d=0.6m.直流电源E能提供的最大电压为9×105V,位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射比荷为=l×107C/kg、重力不计的带电粒子,射入板间的粒子速度均为v0=4×106m/s.在极板右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=lT,分布在环带区域中,该环带的内外圆的圆心与两板间的中心重合于O点,环带的内圆半径Rl=m.将变阻器滑动头由a向b慢慢滑动,改变两板间的电压时,带电粒子均能从不同位置穿出极板射向右侧磁场,且两板间电压最大时,对应的粒子恰能从极板右侧边缘穿出.
(1)问从板间右侧射出的粒子速度的最大值vm是多少?
(2)若粒子射出电场时,速度的反向延长线与v0所在直线交于O/点,试用偏转运动相关量证明O/点与极板右端边缘的水平距离x=,即O/与0重合,所有粒子都好像从两板的中心射出一样.
(3)为使粒子不从磁场右侧穿出,求环带磁场的最小宽度d.
13.如图所示,水平面上放有质量均为m=1kg的物块A和B,A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1,相距l=0.75m。现给物块A一初速度使之向B运动,与此同时给物块B一个F=3N水平向右的力由静止开始运动,经过一段时间A恰好追上B。g=10m/s2。求:
(1)物块B运动的加速度大小
(2)物块A初速度大小
(3)从开始到物块A追上物块B的过程中,力F对物块B所做的功
答案:(1)2m/s2 (2)3m/s (3)0.75J
11.某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻。
A.干电池两节,每节电动势约为1.5V,内阻约几欧姆
B.直流电压表V1、V2,量程均为0-3V,内阻约为3kΩ
C.定值电阻R0,阻值为5Ω
D.滑动变阻器R,最大阻值50Ω
E.导线和开关
(1)该同学连接的实物电路如图甲所示,其中还有一根导线没有连,请补上这根导线。
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出伏特表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图像如图乙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E= ,内阻为r= (用k、a、R0表示)。
(3)根据所给器材,请你再设计一种测量电源电动势和内电阻的电路图,画在图丙的虚线框内。
12A.(物理3-4) (1)一列正弦机械波在某一时刻的波形曲线如图所示,已知该波沿x轴正方向传播,其周期T=0.2s,则下列说法正确的是 ( )
A.该机械波为纵波
B.当观察者向波源靠近时,波源自身的频率不变
C.该机械波的波速为20m/s
D.图中P点此刻的振动方向平行于y轴向上
(2)如图所示,一个横截面为直角三角形的三棱镜,∠A=30°,∠C=90°。三棱镜材料的折射率是n=。 一条与BC面成θ=30°角的光线斜射向BC面,经AC面第一次反射后从AB面射出。求:
①光在三棱镜中的传播速度;
②光经AC面第一次反射后,反射光线与AC面的夹角。
(1)BC(2分)
(2)解:①v= =×108m/s……………(2分)
②在BC界面上由折射定律:
sin60°=sinγ…………………………(2分)
解得:γ=30°………………………………(1分)
由几何关系得:
α=γ=30°………………………………….(1分)
12B.(选修模块3-5)(1)下列说法正确的是 ( )
A.太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应
B.根据氢原子光谱可知原子具有核式结构
C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是照射时间短
D.运动的物体也具有波动性,只不过一般情况下不能观察到它的波动性
(2)原子核不稳定时会发生放射现象,天然放射现象放出的射线有α、β和γ射线。α射线的穿透能力 (强于/弱于)γ射线,发生β衰变后原子核中少了一个 (质子/中子)。高温高压 (可以/不可以)改变放射性元素的半衰期。
(3)如图所示,在气垫导轨上有两个滑块质量分别为m1和m2,滑块上安装相同的遮光条。为探究碰撞过程中的不变量,让滑块A碰撞静止的B。碰前光电门1遮光时间为t1,碰后光电门1的遮光时间为t2,光电门2的遮光时间为t3,则碰撞前后动量守恒的表达式为 。
(1)AD
(2)弱于,中子,不可以
(3)
10.(1) 0.52 v1 = v2 = a=
(2) 1.43 (2分)
(3) 在合外力不变的情况下,物体运动的加速度跟物体的质量成反比
建立a-坐标系,根据实验数据描点作图,如果图线是一条通过原点的直线,就可确认加速度跟质量成反比。
10.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来探究当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系。
(1)由图甲中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s=24cm,由图乙中游标卡尺测得遮光条的宽度d= cm。该实验小组在做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1,遮光条通过光电门2的时间Δt2,则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1= ,滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2 = ,则滑块的加速度的表达式a= 。(以上表达式均用字母表示)。
m(g) |
a( m/s2 ) |
250 |
2.02 |
300 |
1.65 |
350 |
|
400 |
1.25 |
500 |
1.00 |
800 |
0.63 |
(2)在本次实验中,实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验,得到如下表所示的实验数据。其中当滑块的质量是350g时,Δt1 =1.20×10-3s,Δt2=1.18×10-3s,请根据(1)中得到的表达式计算出此时的加速度,并将结果填在表中相应位置。
(3)通过计算分析上表数据后,你得出的结论是 ,如果想通过图像法进一步确认自己的结论,简要说出你的做法
。
9.如图所示,斜劈静止在水平地面上,有一物体沿斜劈表面向下运动,重力做的功与克服力F做的功相等。则下列判断中正确的是 ( BD )
A.物体可能加速下滑 B.物体可能受三个力作用,且合力为零
C.斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左
D.撤去后斜劈可能不受地面的摩擦力
8.如图所示,E为电源电动势,r为电源内阻,R1为定值电阻(R1>r),R2为可变电阻,以下说法中正确的是 ( AD )
A.当R2= R1+r时,R2上获得最大功率 B.当R1= R2+r时,R1上获得最大功率
C.当R2=0时,电源的效率最大 D.当R2=0时,电源的输出功率最大
7.如图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为15Ω的电阻R构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则 ( BC )
A.电压表的示数为14.14V B.通过电阻的电流为0.707A
C.电阻R上消耗的功率为7.5W
D.通过电阻的电流方向每秒变化100次
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