【題目】如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一個(gè)質(zhì)量為、電量為的小球,用長(zhǎng)為的絕緣細(xì)線懸掛于點(diǎn),當(dāng)小球靜止在點(diǎn),此時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角.現(xiàn)給小球一個(gè)垂直于懸線的初速度,使小球恰好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).試求:
(1)小球動(dòng)能的最小值.
(2)小球在點(diǎn)的初速度.
(3)小球機(jī)械能的最小值(設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn)).
【答案】(1)(2)(3)
【解析】試題分析:對(duì)小球受力分析,求出等效重力,根據(jù)牛頓第二定律求出最小速度,進(jìn)而求出小球動(dòng)能的最小值;小球在原來靜止點(diǎn)的速度最大,由動(dòng)能定理可得小球在點(diǎn)的初速度;設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理求出A點(diǎn)的動(dòng)能,即可求出機(jī)械能的最小值。
(1)受力分析如圖所示:
等效重力為: ,依據(jù)幾何關(guān)系可得: ,
解得:
由題可知:
解得: .
(2)由動(dòng)能定理可得:
解得:
(3)設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理:
解得:
故點(diǎn)的機(jī)械能:
電場(chǎng)力做功且做負(fù)功: ,
故機(jī)械能的最小值為:
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】半導(dǎo)體二極管具有電流單向?qū)ㄐ,是常用的物理元器件之一.二極管的內(nèi)部的核心結(jié)構(gòu)為結(jié).如圖甲所示,在半導(dǎo)體材料中的結(jié)中堆積著正、負(fù)電荷,其中正電荷均勻分布在區(qū),負(fù)電荷均勻分布在區(qū),兩區(qū)總電荷量相等.理論計(jì)算表明從區(qū)至區(qū),沿軸方向電場(chǎng)強(qiáng)度大小為圖乙所表示圖線,圖中所標(biāo)注的、、三個(gè)量為已知量.一帶量為,質(zhì)量為的帶電粒子從點(diǎn)自由釋放,沿直線穿過結(jié),粒子初速度為.請(qǐng)利用你所學(xué)過的物理知識(shí)和方法解決下列問題.
(1)請(qǐng)?jiān)趫D丙的坐標(biāo)系中定性畫出粒子沿直線穿過結(jié)過程中的加速度隨位置變化的圖線(圖線).
(2)求帶電粒子到達(dá)點(diǎn)時(shí)的速度大小.
(3)點(diǎn)電勢(shì)為,求直線上區(qū)間內(nèi)坐標(biāo)為的點(diǎn)電的表達(dá)式,及坐標(biāo)為的點(diǎn)電勢(shì)的表達(dá)式.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,在豎直方向的磁場(chǎng)中,水平放置一個(gè)單匝金屬環(huán)形線圈,線圈所圍面積為0.1m2,線圈電阻為1Ω,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,規(guī)定豎直向上為磁場(chǎng)的正方形,從上往下看順時(shí)針方向?yàn)榫圈中感應(yīng)電流i的正方向,則
A. 2.5s時(shí)i改變方向
B. 0.5si的方向?yàn)檎较?/span>
C. 第3s內(nèi)i的大小為0.04A
D. 第1s內(nèi)線圈的發(fā)熱功率最大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,A、B為兩個(gè)驗(yàn)電器,在B上裝有一個(gè)幾乎封閉的空心金屬球C(僅在上端開有小孔),最初B和C帶電,A不帶電。D是帶有絕緣柄的金屬小球。某同學(xué)利用這些器材完成了下面實(shí)驗(yàn):使不帶電的D先跟C的外部接觸,再讓D跟A的金屬球接觸,這樣操作若干次,發(fā)現(xiàn)A的箔片張開;而讓不帶電的D先跟C的內(nèi)部接觸,再讓D跟A的金屬球接觸,這樣操作若干次,發(fā)現(xiàn)A的箔片始終不張開。通過以上實(shí)驗(yàn),能直接得到的結(jié)論是( )
A. 電荷分布在C的外表面 B. 電荷在C的表面均勻分布
C. 帶電的C是一個(gè)等勢(shì)體 D. 電荷總量是守恒的
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,在光滑水平面上有一邊長(zhǎng)為L的正方形金屬框僅在水平恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng),穿過方向豎直向上的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。 磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d(的與L關(guān)系未知,但)。已知ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的加速度恰好為零。則ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)的過程和線框從右邊界穿出磁場(chǎng)的過程相比較
A. 進(jìn)入磁場(chǎng)過程的時(shí)間一定大于穿出磁場(chǎng)過程的時(shí)間
B. 進(jìn)入磁場(chǎng)過程的發(fā)熱量一定少于穿出磁場(chǎng)過程的發(fā)熱量
C. 產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向一定相同
D. 所受的安培力方向一定相反
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【題目】在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中,利用重物牽引小車,用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn),f=50Hz,得到一條清晰的紙帶.取其中的A、B、C、…七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究,這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度的對(duì)應(yīng)如圖所示.
①小車向__________運(yùn)動(dòng)(相對(duì)圖中方位填“左”或“右”);
②A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是__________ cm,F點(diǎn)瞬時(shí)速度是__________m/s.
③根據(jù)紙帶可以計(jì)算小車的加速度a的大小是__________m/s2(a保留2位有效數(shù)字).
④如果當(dāng)時(shí)交變電流的頻率是f=40Hz,而計(jì)算時(shí)仍按f=50Hz,那么速度的測(cè)量值__________(選填:偏大、偏小、相等)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在光滑絕緣水平面上有一單匝線圈ABCD,在水平外力作用下以大小為v的速度向右勻速進(jìn)入豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第二次以大小為的速度向右勻速進(jìn)入該勻強(qiáng)磁場(chǎng),則下列說法正確的是
A. 第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)線圈中的電流之比為1:3
B. 第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)外力做功的功率之比為1:3
C. 第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)線圈中產(chǎn)生的熱量之比為1:3
D. 第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)通過線圈中某一橫截面的電荷量之比為1:3
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器,解決了粒子的加速問題.回旋加速器的工作原理如圖所示:真空容器D形盒放在與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中.兩盒間狹縫間距很小,粒子從粒子源A處(D形盒圓心)以零初速度進(jìn)入加速電場(chǎng).D形盒半徑為R,粒子質(zhì)量為m、電荷量為+q,加速器接一定頻率高頻交流電源U.若不考慮相對(duì)論效應(yīng)、粒子所受重力和帶電粒子穿過狹縫的時(shí)間.下列論述錯(cuò)誤的是
A. 交流電源的頻率可以任意調(diào)節(jié)不受其他條件的限制
B. 增大電壓U,粒子被加速后獲得的最大動(dòng)能增大
C. 增大磁場(chǎng)強(qiáng)度B,粒子被加速后獲得的最大動(dòng)能增大
D. 增大U或B,粒子在D型盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t 都減少
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,長(zhǎng)為L、傾角為θ=30°的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中,一帶電量為+q,質(zhì)量為m的小球,以初速度v0由斜面底端的A點(diǎn)開始沿斜面上滑,到達(dá)斜面頂端的速度仍為v0,則
A. 小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能
B. A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差一定為
C. 若該電場(chǎng)是AC邊中垂線上某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的,則Q一定是正電荷
D. 若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值一定是
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