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2.如圖所示,絕緣平板S放在水平地面上,S與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4.兩塊足夠大的平行金屬板P、Q通過(guò)導(dǎo)體支架連接并固定在S上.在兩極板之間有垂直紙面向里的足夠大勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T.P板的中央有一小孔,整個(gè)裝置的總質(zhì)量為M=3.6kg.給裝置施加水平向右的作用力,使其總是以恒定的速度v=6m/s向右勻速運(yùn)動(dòng),同時(shí)將一質(zhì)量為m=0.4kg的帶負(fù)電的小球,從離P板高h(yuǎn)=1.25m處由靜止釋放,小球恰好能落入孔內(nèi).若小球進(jìn)入小孔后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且恰好不與Q板接觸,之后又返回P板(不計(jì)空氣阻力,不考慮運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng),g取10m/s2,π取3).求:

(1)小球所帶電荷量;
(2)小球進(jìn)入兩極板間后,水平向右的作用力F;
(3)小球返回打到P板的位置到小孔的距離.

分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出金屬支架運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)等于兩極板間的電壓,求出兩板間場(chǎng)強(qiáng),根據(jù)小球的受力平衡求小球的電量
(2)小球進(jìn)入磁場(chǎng)后,對(duì)金屬板受力分析,水平向右的作用力和滑動(dòng)摩擦力平衡,求出拉力F
(3)小球在板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng),返回到P板,時(shí)間是半個(gè)周期,求出在此時(shí)間內(nèi)金屬板向右勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移,求出小球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期,根據(jù)幾何關(guān)系即可得到小球返回打到P板的位置到小孔的距離

解答 (1)設(shè)兩板P、Q之間的距離為d.由于金屬支架運(yùn)動(dòng)切割磁感線,使兩極板間產(chǎn)生的電勢(shì)差為       U=Bdv
電場(chǎng)強(qiáng)度        E=Upxprhp9
由題意可知,小球進(jìn)入兩極板間后,所受重力與電場(chǎng)力相等
即      qE=mg  
由以上三式可得:q=23C
(2)當(dāng)小球進(jìn)入磁場(chǎng)后,與金屬極板之間有電場(chǎng)力的作用,F(xiàn)=qE=mg 
對(duì)金屬板整個(gè)裝置受力分析,地面支持力FN=Mg+F 
金屬板整個(gè)裝置勻速運(yùn)動(dòng):F=f  
摩擦力         f=μFN
由以上各式可得:F=16 N  
(3)小球先做自由落體運(yùn)動(dòng),2gh=v20 
小球進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)    qv0B=mv20R  
由以上兩式可得     R=3 m
小球在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期    T=\frac{2πm}{qB}  
運(yùn)動(dòng)時(shí)間    t=\frac{1}{2}T  
在這段時(shí)間內(nèi)兩極板運(yùn)動(dòng)的距離     x=vt=10.8 m
由題意可知,小球返回打到P板的位置到小孔的距離   l=2R+x=16.8 m
答:(1)小球所帶電荷量\frac{2}{3}C;
(2)小球進(jìn)入兩極板間后,水平向右的作用力F為16N;
(3)小球返回打到P板的位置到小孔的距離16.8m.

點(diǎn)評(píng) 本題考查帶電小球在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),小球受到重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必然是洛倫茲力提供向心力,重力和電場(chǎng)力平衡,第二問(wèn)容易錯(cuò),在分析金屬板的受力時(shí),必須要考慮小球?qū)﹄妶?chǎng)的反作用力,而不能認(rèn)為正壓力等于金屬板的重力,解題時(shí)要認(rèn)真分析.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

16.某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.通過(guò)控制電磁鐵使小鐵球從P點(diǎn)自由下落,并調(diào)整光電門Q的位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門中的激光束,若小鐵球下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門Q時(shí),通過(guò)與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄下?lián)豕鈺r(shí)間△t,測(cè)出PQ之間的距離h,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.回答下列問(wèn)題:
(1)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,至少還需要測(cè)量下列物理量中的C(填選項(xiàng)序號(hào)).
A.P點(diǎn)與桌面的距離H
B.小鐵球從P到Q的下落時(shí)間tPQ
C.小鐵球的直徑d
(2)小鐵球通過(guò)光電門Q時(shí)的瞬時(shí)速度v=\frachhflthz{t}
(3)若小鐵球在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒,則\frac{1}{△{t}^{2}}與h的關(guān)系式為\frac{1}{△{t}^{2}}=\frac{2g}{bfrtxrz^{2}}h.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

17.某物理興趣小組學(xué)習(xí)了傳感器的知識(shí)后,自行設(shè)計(jì)了一個(gè)氧化錫傳感器用于研究用力踏油門給汽車加油時(shí)排氣管中一氧化碳濃度的變化情況.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示.已知踏板下面壓敏電阻R1的阻值隨外加壓力F的增大而減小,氧化錫傳感器電阻R3的倒數(shù)與一氧化碳濃度成正比,電流表和電壓表均為理思電表.實(shí)驗(yàn)中S閉合,電鍵K可擲向1、2或斷開(kāi).結(jié)合電路圖知下列描述中正確的有( �。�
A.K擲2時(shí),用力踏油門則電流表的示數(shù)會(huì)減小
B.K擲1時(shí),增大一氧化碳濃度,則電壓表的示數(shù)會(huì)增大
C.K斷開(kāi)時(shí),抬起踏板過(guò)程中,電壓表的示數(shù)會(huì)減小
D.加入電鍵K是為了便于控制參量,方便研究
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

14.-質(zhì)量為m的實(shí)心均勻、橫截面積為等邊三角形的物體,沿兩斜邊的中點(diǎn)連線分別為A、B兩部分,放置在光滑的支架上,支架間的距離為三角形邊長(zhǎng)的\frac{1}{3},如圖(a)所示;同樣的等邊三角形物體沿角平分線分割成C、D兩部分,放置在間距為三角形邊長(zhǎng)\frac{1}{2}的光滑支架上,如圖(b)所示,兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說(shuō)法正確的是(  )
A.兩種情況下支架對(duì)物體的作用力相等
B.A部分對(duì)B部分的作用力等于\frac{1}{2}mg
C.支架對(duì)C部分的作用力等于mg
D.A、B兩部分之間和C、D兩部分之間都沒(méi)有摩擦力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.2011年8月深圳大運(yùn)會(huì)高爾夫球女子團(tuán)體比賽中,中華臺(tái)北隊(duì)獲兩枚金牌,中國(guó)女隊(duì)隊(duì)員黎佳韻在個(gè)人賽中也有不俗表現(xiàn).隨著人們生活水平的提高,高爾夫球?qū)⒅饾u成為普通人的休閑娛樂(lè).如圖4-2-24所示,某人從高出水平地面h的坡上水平擊出一個(gè)質(zhì)量為m的高爾夫球.由于恒定的水平風(fēng)力的作用,高爾夫球豎直落入距擊球點(diǎn)水平距離為L(zhǎng)的A穴.則( �。�
A.球被擊出后做平拋運(yùn)動(dòng)
B.該球從被擊出到落入A穴所用的時(shí)間為\sqrt{\frac{2h}{g}}
C.球被擊出時(shí)的初速度大小為L(zhǎng)\sqrt{\frac{2g}{h}}
D.球被擊出后受到的水平風(fēng)力的大小為\frac{mgh}{L}
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

7.2016年3月1日,嫦娥一號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計(jì)師葉培建院士表示,中國(guó)計(jì)劃2018年前后發(fā)射“嫦娥四號(hào)”月球探測(cè)器,在月球背面軟著陸,假設(shè)“嫦娥四號(hào)”繞月飛行軌道近似為圓形,距月球表面高度為H,飛行周期為T,月球的半徑為R,引力常量為G.求:
(1)月球的密度;
(2)月球的表面重力加速度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

14.在用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)備有以下器材:
A.干電池一節(jié)
B.滑動(dòng)變阻器(0-50Ω)
C.滑動(dòng)變阻器(0-1750Ω)
D.電壓表(0-3V)
E.電壓表(0-15V)
F.電流表(0-0.6A)
G.電流表(0-3A)

(1)其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選B,電流表應(yīng)選F,電壓表應(yīng)選D;(填寫字母序號(hào)即可)
(2)圖2是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象.由此可知這節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.50V,內(nèi)電阻r=1.0Ω;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的內(nèi)阻與真實(shí)值比較r測(cè)<r(選填>,<,=)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

11.將一個(gè)物體以5m/s的速度從10m的高度水平拋出,不計(jì)空氣的阻力,求落地時(shí)
(1)水平方向上的速度是多少?
(2)豎直方向上的速度是多少?(g取10m/s2
(3)速度大小是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

12.在把一個(gè)2mA電流表改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)定電流表的內(nèi)阻時(shí),備有如下器材:
①電阻箱(阻值范圍0~999Ω)
②電阻箱(阻值范圍0~9999Ω)
③電源(電動(dòng)勢(shì)2伏,有內(nèi)阻)
④電源(電動(dòng)勢(shì)6伏,有內(nèi)阻)
另外有開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干.
(1)如果采用圖所示的電路測(cè)電流表的內(nèi)阻,并且要得到較高的精確度,那么在以上備用器材中,R1應(yīng)選用②,電源應(yīng)選用④.
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟有:
A.合上S1
B.合上S2
C.記下R2的阻值
D.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
E.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
F.按如圖所示的電路連接好電路并將R1的阻值調(diào)至最大
以上步驟的合理順序是FADBEC_.
(3)正確操作后記錄的R2阻值為100Ω,則被測(cè)電流表的內(nèi)阻rg的測(cè)量值為100Ω.
(4)電流表內(nèi)阻的測(cè)量值與其真實(shí)值的大小關(guān)系是r測(cè)小于r(填“大于”“小于或“等于”)
(5)把被測(cè)電流表改裝成量程為10V的電壓表應(yīng)串聯(lián)4900Ω的電阻.
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