【題目】目前有一種磁強計,用于測定地磁場的磁感應(yīng)強度.磁強計的原理如右圖所示,電路有一段金屬導(dǎo)體,它的橫截面是寬為a、高為b的長方形,放在沿y軸正方向的勻強磁場中,導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流.已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,金屬導(dǎo)電過程中,自由電子所做的定向移動可視為勻速運動.兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸,用電壓表測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U.則磁感應(yīng)強度的大小和電極M、N的正負(fù)為( )
A. ,M正、N負(fù) B. ,M正、N負(fù)
C. ,M負(fù)、N正 D. ,M負(fù)、N正
【答案】C
【解析】試題分析:根據(jù)左手定則判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向,從而確定電勢的高低.
抓住電子受到的洛倫茲力等于電場力,結(jié)合電流的微觀表達(dá)式求出磁感應(yīng)強度的大。
解:根據(jù)左手定則知,電子向外側(cè)偏轉(zhuǎn),則導(dǎo)體M極為負(fù)極,N極為正極.
自由電子做定向移動,視為勻速運動,速度設(shè)為v,則單位時間內(nèi)前進的距離為v,對應(yīng)體積為vab,此體積內(nèi)含有的電子個數(shù)為:nvab,電量為:nevab
有I===neavb
電子受電場力和洛倫茲力平衡,有e=Bev
解得:B=,故D正確,ABC錯誤;
故選:D.
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【題目】在2017年6月的全球航天探索大會上,我國公布了“可重復(fù)始終運載火箭”的概念方案。方案之一為“降傘方案”:當(dāng)火箭和有效載荷分離后,火箭變軌進入返回地球大氣層的返回軌道,并加速下落至低空軌道,然后采用降落傘減速,接近地面時打開氣囊,讓火箭安全著陸。對該方案設(shè)計的物理過程,下列說法正確的是
A. 火箭和有效載荷分離過程中該系統(tǒng)的總機械能守恒
B. 從返回軌道下落至低空軌道,火箭的重力加速度增大
C. 從返回軌道至低空軌道,火箭處于超重狀態(tài)
D. 打開氣囊是為了減小地面對火箭的沖量
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【題目】如圖甲所示,在真空中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外。在磁場左側(cè)有一對平行金屬板M、N,兩板間距離也為R,板長為L,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上。置于O1處的粒子發(fā)射源可連續(xù)以速度v0沿兩板的中線O1O2發(fā)射電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計粒子重力),MN兩板不加電壓時,粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好從圓心O的正下方P點離開磁場;若在M、N板間加如圖乙所示交變電壓UMN,交變電壓的周期為,t=0時刻入射的粒子恰好貼著N板右側(cè)射出。求
(1)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小
(2)交變電壓電壓U0的值
(3)若粒子在磁場中運動的最長、最短時間分別為t1 、t 2 ,則它們的差值為多大?
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【題目】某實驗小組采用如下圖所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達(dá)地面. 實驗的部分步驟如下:
①將一塊一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上,在長木板的另一端固定打點計時器;
②把紙帶穿過打點計時器的限位孔,連在小車后端,用細(xì)線跨過定滑輪連接小車和鉤碼;
③把小車?yán)娇拷螯c計時器的位置,接通電源,從靜止開始釋放小車,得到一條紙帶;
④關(guān)閉電源,通過分析小車位移與速度的變化關(guān)系來研究合外力對小車所做的功與速度變化的關(guān)系。
下圖是實驗中得到的一條紙帶,點O為紙帶上的起始點,A、B、C是紙帶上的三個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點間均有4個點未畫出,用刻度尺測得A、B、C到O的距離如下圖所示,已知所用交變電源的頻率為50 Hz,問:
(1)打B點時刻,小車的瞬時速度vB=___________m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)本實驗中,若鉤碼下落高度為h1時合外力對小車所做的功為W1,則當(dāng)鉤碼下落h2時,合外力對小車所做的功為___________。(用h1、h2、W1表示)
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【題目】如圖所示,質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速圓周運動,星球A和B兩者中心之間距離為L。已知A、B和O三點始終共線,A和B分別在O的兩側(cè)。引力常量為G。
(1)求兩星球做圓周運動的周期;
(2)在地月系統(tǒng)中,若忽略其他星球的影響,可以將月球和地球看成上述星球A和B,月球繞其軌道中心運行的周期記為T1.但在近似處理問題時,常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運動的,這樣算得的運行周期記為T2。求T2與T1兩者平方之比。
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【題目】如圖所示,河寬d = 300 m,河水的流速隨離河岸一側(cè)的距離的變化關(guān)系如圖甲所示,船在靜水中的航速與時間的關(guān)系如圖乙所示,若要使船以最短時間渡河,則( )
A. 船渡河的時間可能是60 s
B. 船在行駛過程中,船頭指向始終與河岸垂直
C. 船在河水中航行的軌跡是一條直線
D. 船在河水中的最大速度是7 m/s
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【題目】如圖所示,在同時存在勻強電場和勻強磁場的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz,一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電粒子從原點O以速度v沿x軸正方向出發(fā),下列說法正確的是( )
A.若電場、磁場分別沿z軸正方向和x軸正方向,粒子只能做曲線運動
B. 若電場、磁場均沿z軸正方向,粒子有可能做勻速圓周運動
C. 若電場、磁場分別沿z軸負(fù)方向和y軸負(fù)方向,粒子有可能做勻速直線運動
D.若電場、磁場分別沿y軸負(fù)方向和z軸正方向,粒子有可能做平拋運動
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【題目】在高能物理研究中,粒子加速器起著重要作用,而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場中加速一次,因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制。1930年,Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理論,他設(shè)想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn),多次反復(fù)地通過高頻加速電場,直至達(dá)到高能量。圖12甲為Earnest O. Lawrence設(shè)計的回旋加速器的示意圖。它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成,兩個D形盒正中間開有一條狹縫;兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖,在D型盒上半面中心S處有一正離子源,它發(fā)出的正離子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進入D型盒中。在磁場力的作用下運動半周,再經(jīng)狹縫電壓加速;為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速,應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致。如此周而復(fù)始,最后到達(dá)D型盒的邊緣,獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時電極間電壓大小恒為U,磁場的磁感應(yīng)強度為B,D型盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時的初速度為零。
(1)試計算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進入下半盒中運動的軌道半徑;
(2)盡管粒子在狹縫中每次加速的時間很短但也不可忽略。試計算上述正離子在某次加速過程當(dāng)中從離開離子源到被第n次加速結(jié)束時所經(jīng)歷的時間;
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【題目】一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示.容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是( )
A. A點的電場強度比B點的大
B. 小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低
C. B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直
D. 將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同
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