气垫导轨装置如图甲所示,由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔。向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上(图乙),这样可忽略滑块所受的摩擦力。
用数字计时器测量滑块通过光电门的时间,从而计算滑块通过光电门时的速度。测量时,在滑块上插一块挡光条,如图丙所示。挡光条前沿经过光电门时开始计时,后沿经过光电门时计时停止,计时器上显示的就是滑块发生位移l所用的时间。
如图所示,某同学用一端安装有光电门的上述气垫导轨AB做验证机械能守恒定律的实验。当光电门中有物体通过时与之连接的数字计时器(图中未画出)能够显示挡光时间。实验中,B端放在水平桌面上,而A端用完全相同的小木块垫高,将滑块自A端由静止释放,由数字计时器记录挡光时间。通过调整A端所垫小木块的数量,改变下落高度,再重复做实验,已知挡光条长度为4.00 cm,。
(1) A端所有小木块的高度之和即为滑块滑动过程中下落的高度。用游标卡尺测量其中一块小木块的高度如图,其读数为_________cm。
(2)某次实验中,滑块通过光电门时,数字计时器显示挡光时间为2×10-2S,则小滑块通过光电门的速度为___ __m/s。
(3)根据实验中测量的速度v,滑块下落的高度h,做出随下落的高度h变化的图象,下列各图中正确的是:
(4)若滑块是从C点由静止释放的,还想完成验证机械能守恒定律实验。必须测量下列哪些物理量 ( )
A.数字计时器显示的挡光时间 | B.滑块的质量 |
C.BC两点的高度差 | D.AB和BC的长度,所有小木块的高度 |
如图11-31所示,在光滑水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们的一端均可绕固定转轴O自由转动,另一端b互相接触,组成一个正方形线框,正方形每边长度均为l.匀强磁场的方向垂直桌面向下,磁感应强度为B.当线框中通以图示方向的电流时,两金属棒在b点的相互作用力为f,则此时线框中的电流大小为_______.(不计电流产生的磁场)
图11-31
磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为,式中B是磁感应强度,μ是磁导率,在空气中μ为一已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl,并测出拉力F,如图11-27所示.因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=____________.
图11-27
如图所示,带电荷量+q、质量m的小球从倾角为θ的光滑斜面由静止下滑,匀强磁场B垂直纸面向外,小球在斜面上运动的最大距离为________________.若小球跟斜面的动摩擦因数为μ,且匀强磁场B大小不变,方向反向,现仍让小球由静止下滑,则小球在斜面上运动的最大速度为__________________.
如图所示,一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球以速度v0沿水平光滑绝缘平面向右运动.在运动的正前方向有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场左边有边界,右边无边界.当小球在磁场中离开平面向上升高h时,速度方向变为竖直向上,小球此时加速度的大小____________.
如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架,三边的长度分别为3L、4L和5L,电阻丝L长度的电阻为r,框架与一电动势为E、内阻为r的电源相连通,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,则框架受到的磁场力大小为___________,方向是__________.