如图所示,竖直平面内两竖直放置的金属导轨间距为L1,导轨上端接有一电动势为E、内阻不计的电源,电源旁接有一特殊开关S,当金属棒切割磁感线时会自动断开,不切割时自动闭合;轨道内存在三个高度均为L2的矩形匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向如图。一质量为m的金属棒从ab位置由静止开始下落,到达cd位置前已经开始做匀速运动,棒通过cdfe区域的过程中始终做匀速运动。已知定值电阻和金属棒的阻值均为R,其余电阻不计,整个过程中金属棒与导轨接触良好,重力加速度为g,求:
(1)金属棒匀速运动的速度大小;
(2)金属棒与金属导轨间的动摩擦因数μ;
(3)金属棒经过efgh区域时定值电阻R上产生的焦耳热。
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如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为,磁感应强度为。有一长度为、宽度为、电阻为、质量为的矩形线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,当线圈的下边穿出磁场时,恰好以速率匀速运动。已知重力加速度为,求:
(1)穿过磁场区域过程中,线圈中产生的热量
(2)线圈穿过整个磁场区域所经历的时间
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两根相距为的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为的金属细杆、与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为,每根杆的电阻均为,导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小为,方向竖直向上的匀强磁场中。当杆在平行于水平导轨的拉力作用下以速度沿水平方向的导轨向右匀速运动时,杆正以速度沿竖直方向的导轨向下匀速运动,重力加速度为。则以下说法正确的是( )
A.杆所受拉力的大小为
B.杆所受拉力的大小为
C.杆下落高度为的过程中,整个回路中电流产生的焦耳热为
D.杆水平运动位移为的过程中,整个回路中产生的总热量为
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如图所示,在平面坐标系xoy内,第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形边界匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外.带电量为q、质量为m的一带正电的粒子(不计重力)从Q( - 2L,-L)点以速度υ0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L,0)点射出磁场.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(2)粒子在磁场与电场中运动时间之比.
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如图所示,A、B是位于竖直平面内、半径R=0.5m的圆弧形的光滑绝缘轨道,其下端点B与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度E=1×104N/C.今有一质量为m=0.1kg、带电荷量+q=7.5×10-5C的小滑块(可视为质点)从A点由静止释放.若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.05,取g=10m/s2,求:
(1)小滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B时对B点的压力.
(2)小滑块在水平轨道上通过的总路程.
(3)判定小滑块最终能否停止运动,如能:计算其最终位置予以表述;如不能:定性判定其最终运动状态。(可能用到的三角函数:tan37°=0.75)
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二极管(LED)是一种节能、环保的元器件,被广泛应用到显示器、照明等各领域。某兴趣小组为探究工作电压是“1.4~4V”最大正向直流电源是“5~20mA”的LED管的曲线,设计了如图①所示的实验电路。实验室备有以下器材:
电流表:量程0~50mA,内阻约为50Ω;
电流表:量程0~200mA,内阻约为10Ω;
电压表V:量程0~5V,内阻约为10kΩ;
滑动变阻器R1:阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A;
滑动变阻器R2:阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA;
直流电源E:输出电压6V,内阻不计,开关(S)、导线若干。
(1)为了提高实验结果的准确性,电流表应选择_______;滑动变阻器应选用_______(以上填器材代号);
(2)实验小组根据实验得到数据描点绘出如图②所示I-U图象。发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图③所示。其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率P与供给发光二极管的电功率比值。则发光二极管效率达最大时其电阻=_______Ω,辐射的光功率_______W。(保留3位有效数字)
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如图,在平面直角坐标系xOy中,直角三角形区域ABC内存在垂直纸面向里的匀强磁场,线段CO=OB=L,θ=30°;第三象限内存在垂直纸面的匀强磁场(图中未画出),过C点放置着一面与y轴平行的足够大荧光屏CD;第四象限正方形区域OBFE内存在沿x轴正方向的匀强电场。一电子以速度v0从x轴上P点沿y轴正方向射入磁场,恰以O点为圆心做圆周运动且刚好不从AC边射出磁场;电子经y轴进入第三象限时速度与y轴负方向成60°角,到达荧光屏时速度方向恰好与荧光屏平行。已知电子的质量为m,电荷量的绝对值为e,不计电子的重力。求:
(1)P点距O点的距离;
(2)电子在电场中的运动时间;
(3)区域ABC内的磁感应强度B1与第三象限内的磁感应强度B2的大小之比。
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如图所示,质量M=2kg、高h=0.2m的长木板静止在粗糙的水平地面上,长木板与地面间的动摩擦因数。在长木板上放置一个质量m=lkg的铁块(可视为质点),开始时铁块离长木板左端B点的距离L=0.5m,铁块与木板间的动摩擦因数,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g =10m/s2。若在长木板上加一个水平向右的恒力F,求:
(1)要将长木板从铁块下抽出,水平向右的恒力F应满足什么条件。
(2)若水平向右的恒力为17N,铁块与长木板分离时两者的速度大小。
(3)在(2)中,在铁块落地前的整个过程中,铁块、长木板和地面组成的系统因摩擦所产生的热量。
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如图所示为弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管内径且与弹簧不固连),压缩弹簧并锁定.现解除锁定,则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射.按下述步骤进行实验:
①用天平测出两球质量分别为m1、m2;
②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;
③解除弹簧锁定弹出两球,记录两球在水平地面上的落点P、Q.
回答下列问题:
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有______.(已知重力加速度g)
A.弹簧的压缩量Δx
B.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2
C.小球直径d
D.两球从管口弹出到落地的时间t1、t2
(2)根据测量结果,可得弹性势能的表达式为EP=_______________.
(3)由上述测得的物理量来表示,如果满足关系式_______________,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒.
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如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,电压表为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光的照射强度增大而减小),、、是三个额定电压均为10V的灯泡,其中、规格相同。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,三个灯泡均正常发光,设灯泡不会烧坏,下列说法正确的是( )
A.电路中电流1s内改变50次方向
B.灯泡L1、L2的电功率之比为1:5
C.若将灯泡换为一个理想二极管,则电压表示数为11V
D.若将灯泡换为一个理想电流表,把照射R的光减弱,、仍然可能正常发光
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