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如图所示,直角坐标系xOy的第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为...

如图所示,直角坐标系xOy的第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B1=1T,在0<x<dx>2dI区域内存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强电场,d=0.6m,电场强度大小均为E=2N/C,磁感应强度大小均为B2=T。一根绝缘粗糙的硬杆,下端位于坐标原点,倾角为θ=30°,一个质量为m=0.1kg、电荷量为q=0.5C的带正电小球中心有小孔,可穿在硬杆上,小球与硬杆间的动摩擦因素为µ=。将穿在硬杆上的小球从距离X轴高度为h=0.4m处由静止释放,小球经过O点之前已匀速,若小球进入磁场I区域后能够返回O点,求:(重力加速度g=10m/s2

1)小球从开始运动到下滑到O点克服硬杆摩擦力做的功;

2区域磁场右边界的横坐标范围;

3)小球从O点进入磁场I区域到再次返回O点经历的时间。

 

(1)(2)(3) 【解析】(1)小球在硬杆上匀速运动时,受重力、支持力、洛伦兹力、摩擦力作用,受力分析如图所示,由平衡条件可得 N=qvB1+mgcos θ mgsin θ=f f=μN 解得v= m/s 小球从开始运动到O点,由动能定理可得 mgh-W=mv2 解得W=0.38 J。 (2)如图所示,小球在磁场区域中运动,根据已知条件可知qE=mg,小球做匀速圆周运动,则 由qvB2=得,R=0.6 m R=d,小球从Ⅰ区域边界离开,轨迹对应的圆心角为60°,从A点离开后再从B点进入Ⅱ区域,要使小球能返回原点,根据对称性作出运动轨迹如图所示,由几何关系可得小球在Ⅱ区域中轨迹对应的圆心角为240°,Ⅱ区域右边界到左边界的距离至少为x0=R+Rcos 60° 得x0=0.9 m 区域Ⅱ右边界的横坐标范围x>2d+x0=2.1 m。 (3)小球在Ⅰ和Ⅱ区域中运动周期均为T= 小球在Ⅰ区域运动时间为t1=×2 小球在无磁场区域运动时间t2=×2 小球在区域Ⅱ中运动时间为t3= 小球从坐标原点进入磁场后到再次返回坐标原点经历的时间 t=t1+t2+t3 解得t=。  
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考点分析:
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如图所示,竖直管底部安装一个劲度系数为k=500N/m的轻质弹簧,其上端与活塞B相连,活塞AB质量均为m=1kg,它们与管壁间的滑动摩擦力均为KmgK=0.2.初始时B处于静止状态,A从距B高为H=1m处静止释放,与B相碰后一起经时间t1=0.2s下落距离x=3cm到达最低点,然后向上运动t2=0.3后与弹簧分离,弹簧的弹性势能公式为Ep=kx2,X为形变量,AB可视为质点,求:(g=10m/s2, =1.84

1AB与弹簧分离后的速度大小;

2AB一起运动过程中弹簧弹力的总冲量大小。

 

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如图所示,在光滑水平面上方存在电场强度大小为E=2×104N/C、方向水平向左的有界匀强电场,电场右边界如图中的虚线所示,左边界为竖直墙壁,电场宽度d=4.75m。长度L=4m、质量M=2kg的不带电绝缘长木板P原先静止在水平面上。可视为质点的质量m=1kg、电荷量q=1×10-4C的带正电金属块Q从木板的右端以v0=3m/s的速度水平向左滑上木板,两者相对静止后再进入电场,木板与墙壁发生碰撞的时间极短且碰撞无机械能损失。已知金属块与木板间的动摩擦因素μ=0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2

1求木板与墙壁第一次碰撞前瞬间的速度大小。     

2求木板与墙壁第二次碰撞前瞬间的速度大小。        

3金属块最终能否停在木板上?若能,求出金属块最终停在木板上的位置;若不能,请说明理由。

 

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如图甲所示,传送带以V0=10m/s的速度逆时针传动,一可视为质点的、质量为m=10kg的物体以水平向右的速度V冲上传送带。从物体冲上传送带开始计时,物体在02s内受到的水平外力与物体运动方向相反,在24s内水平外力与物体运动方向相同,物体的对地速度与时间的关系图像如图乙所示,g10m/s2.。求:

1传送带与物体之间的动摩擦因素;

204s内物体与传送带摩擦产生的热量Q

 

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某同学为描绘热敏电阻RT(阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的伏安特行曲线,设计了如图甲所示的电路图。

1)该同学按图甲所示的电路连接了实物,如图乙所示,但仔细观察发现有一根导线连错了,这根连错的导线是图乙中的_______号导线。

2)电路图中两电表都不是理想电表______(填“电压表”“电流表”或“电压表或电流表”)的内阻对测量结果有影响。实验中,应保证热敏电阻周围的温度_______(填“逐渐升高”“逐渐降低”或“不变”)。

3)该同学对两个不同的热敏电阻RARB分别进行了测量,得到了两个热敏电阻的I-U关系曲线如图丙所示。把热敏电阻RARB分别与定值电阻R0=250Ω串联后接到电动势恒为3V的电源上(电源内阻不计),工作时RA的阻值约为______ΩRB的阻值约为______Ω

 

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某同学用如图甲所示实验装置做“探究加速度与合力的关系”的实验。

方法如下:在水平轨道的B点固定一个光电门,A点有一个小车,小车上有一个宽度为d的遮光条。轻质细线一端悬挂重物,另一端跨过固定在轨道上的定滑轮与小车相连,细线与水平轨道平行,小车在A点由静止释放。

 图甲                              图乙

1)若AB之间的距离为L,遮光条通过光电门的时间为t,则小车的加速度为a=_______________.

2)本实验中,把重物的重力当成小车受到的合力,实验中缺少的一个重要步骤为______________

设重物的质量为m,小车的质量为M,则m=____M(填“远大于”、“远小于”或“等于”)。

3)若甲、乙两同学用同一装置做实验,各自得到的a-F图像如图乙所示,F为小车受到的合力。图线的斜率不同说明两位同学使用器材中________是不同的,且关系是__________

 

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