如图所示,倾角为θ的足够长光滑绝缘斜面上存在宽度均为L的匀强电场和匀强磁场区域,电场的下边界与磁场的上边界相距为L,其中电场方向沿斜面向上,磁场方向垂直于斜面向下、磁感应强度的大小为B。电荷量为q的带正电小球(视为质点)通过长度为4L的绝缘轻杆与边长为L、电阻为R的正方形单匝线框相连,它们的总质量为m,置于斜面上,线框下边与磁场的上边界重合。现将该装置由静止释放,当线框下边刚离开磁场时恰好做匀速运动;当小球运动到电场的下边界时速度恰好减为0。已知L=1m,B=0.8T,q=2.2×10-6C,R=0.1Ω,m=0.8kg,θ=53°,sin53°=0.8,取g=10m/s2。求:
(1)线框做匀速运动时的速度v;
(2)电场强度E的大小;
(3)足够长时间后小球到达的最低点与电场上边界的距离x。
[物理——选修3-4]
(1)如图所示,为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,波速为10m/s,P和Q分别是离坐标原点O为2m和6m的质点,则以下说法正确的是 (填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.若原点O为波源,则在t=0.25s时刻质点P的速度沿y轴正方向,加速度沿y轴负方向 |
B.若原点O为波源,则在t=0.25s时刻质点P的速度沿y轴负方向,加速度沿y轴正方向 |
C.若质点Q为波源,则在t=0.35s时刻质点P的速度正在减小 |
D.若质点Q为波源,则在t=0.35s时刻质点P的位移为-2.5cm |
(2)某透明物体的横截面如图所示,其中ABC为直角三角形,AB为直角边,长度为2L,ABC=45°,ADC为一圆弧,其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n=2.0。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入透明物体,试由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域,并求此区域的圆弧长度s。(不考虑经ADC圆弧反射后的光线)
如图所示,平面直角坐标系的y轴竖直向上,x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称,距离为2a。有一簇质量为m、带电量为+q的带电微粒,在平面内,从P点以相同的速率斜向右上方的各个方向射出(即与x轴正方向的夹角θ,
),经过某一个垂直于
平面向里、磁感应强度大小为
的有界匀强磁场区域后,最终会聚到Q点,这些微粒的运动轨迹关于y轴对称。为保证微粒的速率保持不变,需要在微粒的运动空间再施加一个匀强电场。重力加速度为g。求:
(1)匀强电场场强E的大小和方向;
(2)若微粒在磁场中运动的轨道半径为,求与
轴正方向成30°角射出的微粒从P点运动到Q点的时间
;
(3)若微粒从P点射出时的速率为v,试推出在的区域中磁场的边界点坐标
与
之间满足的关系式。
在研究摩擦力的实验中,将木块放在水平长木板上,如图(a)所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大。分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力Ff 随拉力F的变化图像,如图(b)所示。已知木块质量为8.0kg,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80。
(1)求木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)如图(c),木块受到恒力F=50N 作用,方向与水平成θ=37°角斜向右上方,求木块从静止开始沿水平面做匀变速直线运动的加速度;
(3)在(2)中拉力F作用2.0s后撤去,计算再经过多少时间木块停止运动?整个运动过程中摩擦力对木块做了多少功?
如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MN,PQ、MN的电阻不计,间距为d=0.5m.P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中.电阻均为r=0.1Ω,质量分别为m1=300g和m2=500g的两金属棒L1、L2平行的搁在光滑导轨上,现固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始做加速运动,试求:
(1)当电压表的读数为U=0.2V时,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能达到的最大速度vm.
(3)若在棒L2达到最大速度vm时撤去外力F,并同时释放棒L1,求棒L2达到稳定时的速度值.
(4)若固定棒L1,当棒L2的速度为v,且离开棒L1距离为S的同时,撤去恒力F,为保持棒L2做匀速运动,可以采用将B从原值(B0=0.2T)逐渐减小的方法,则磁感应强度B应怎样随时间变化(写出B与时间t的关系式)?
如图甲所示,空间有一宽为2L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外.abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框,总电阻为R.线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域.在运动过程中,线框ab、cd两边始终与磁场边界平行.线框刚进入磁场的位置x=0,x轴沿水平方向向右.求:
(1)cd边刚进入磁场时,ab两端的电势差,并指明哪端电势高;
(2)线框穿过磁场的过程中,线框中产生的焦耳热;
(3)在下面的乙图中,画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象.其中U0=BLv0.
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