下列关于圆周运动的说法中,正确的是( )
A. 物体受到的合外力必须指向圆心才可能做圆周运动
B. 物体的实际加速度就是向心加速度
C. 在匀速圆周运动中,物体因为速率不变所以加速度为零
D. 在匀速圆周运动中,物体沿切线方向无加速度
做匀速圆周运动的质点,在连续相等的时间里通过的圆弧长度
A. 都相等 B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D. 是否相等无法确定
如图所示,轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a、b,拴接小球的细线固定在天花板上,两球静止,两细线与水平方向的夹角均为,弹簧水平,以下说法正确的是( )
A. 细线拉力大小为mg
B. 剪断左侧细线瞬间,b球加速度大小为
C. 弹簧的弹力大小为
D. 剪断左侧细线瞬间,a球加速度大小为
麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在其周围空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场,如图甲所示。
(1)若图甲中磁场B随时间t按B=B0+kt(B0、k均为正常数)规律变化,形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆,单个圆上形成的电场场强大小处处相等。将一个半径为r的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处,导体中的自由电荷就会在感生电场的 作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势。求:
a.环形导体中感应电动势E感大小;
b.环形导体位置处电场强度E大小。
(2)电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图乙所示,图的上部分为侧视图,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电 子在真空室中做圆周运动。图的下部分为真空室的俯视图,电子从电子枪右端逸出,当电磁铁线圈电流的大小与方向变化满足相应的要求时,电子在真空室中沿虚线圆轨迹运动,不断地被加速。
若某次加速过程中,电子圆周运动轨迹的半径为R,圆形轨迹上的磁场为B1,圆形轨迹区域内磁场的平均值记为(由于圆形轨迹区域内各处磁场分布可能不均匀,即为穿过圆形轨道区域内的磁通量与圆的面积比值)。电磁铁中通有如图丙 所示的正弦交变电流,设图乙装置中标出的电流方向为正方向。
a.在交变电流变化一个周期的时间内,分析说明电子被加速的时间范围;
b.若使电子被控制在圆形轨道上不断被加速,与之间应满足的关系,请写出你的证明过程。
简谐运动是一种理想化的运动模型,是机械振动中最简单、最基本的振动。 它具有如下特点:
(1)简谐运动的物体受到回复力的作用,回复力的大小与物体偏离平衡位置的位移x成正比,回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反,即:,其中k为振动系数,其值由振动系统决定;
(2)简谐运动是一种周期性运动,其周期与振动物体的质量的平方根成正比,与振动系统的振动系数的平方根成反比,而与振幅无关,即:。
试论证分析如下问题:
(1)如图甲,摆长为L、摆球质量为m的单摆在AB间做小角度的自由摆动,当地重力加速度为g。
a.当摆球运动到P点时,摆角为θ,画出摆球受力的示意图,并写出此时刻摆球受到的回复力大小;
b.请结合简谐运动的特点,证明单摆在小角度摆动时周期为
(2)类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法。长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电M为+q,质量为m的小球。将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中,如图乙所示;将该装置处于磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图丙所示。带电小球在乙、丙图中均做小角度的简谐运动,请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期。
(3)场是物理学中重要的概念,除了电场和磁场,还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的,地球附近的引力场叫做重力场。
a.类比电场强度的定义方法,定义“重力场强度”,并说明两种场的共同点(至少写出两条);
b.类比电场中的电场线,在图丁地球周围描绘出“重力场线”。
AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,在下端B与水平长直轨道相切,如图所示。一小木块(可视为质点)自A点起由静止开始沿轨道下滑。已知圆轨道半径为R,小木块的质量为m,与水平轨道的动摩擦因数为,重力加速度为g。求:
(1)木块运动到B点时的速度大小v;
(2)木块经过圆弧轨道的B点时对轨道的压力大小FB;
(3)木块在水平轨道上滑行的最大距离s.