1、计算题 如图所示,A为位于一定高度处的质量为m=1×10-5 kg带电荷量为q=+1×10-6 C的微粒,B为位于水平地面上的质量为M的用特殊材料制成的长方形空心盒子,盒子与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,盒内存在着竖直向上的匀强电场,场强大小E=1×103 N/C,盒外存在着竖直向下的匀强电场,场强大小也为E=1×103 N/C,盒的上表面开有一系列略大于微粒的小孔,孔间距满足一定的关系,使得微粒进出盒子的过程中始终不与盒子接触。当微粒A以1 m/s的速度从孔1进入盒子的瞬间,盒子B恰以v1=0.4 m/s的速度向右滑行。设盒子足够长,取重力加速度g为10m/s2,不计微粒的重力,微粒恰能顺次从各个小孔进出盒子。试求:
(1)从微粒第一次进入盒子至盒子停止运动的过程中,盒子通过的总路程;
(2)微粒A从第一次进入盒子到第二次进入盒子所经历的时问;
(3)盒子上至少要开多少个小孔,才能保证微粒始终不与盒子接触。
参考答案:解:(1)微粒在盒子内、外运动时,盒了的加速度
盒子全过程做匀减速直线运动,所以通过的总路程是
(2)A在盒子内运动时,qE= ma,方向以向上为正方向
由以上得
A在盒子外运动时,qE=ma
则,方向向下
A在盒子内运动的时间
同理,A在盒子外运动的时间t2=2×10-2 s
A从第一次进入盒子到第二次进入盒子的时间t=t1+t2=4×10-2 s
(3)微粒运动一个周期盒子减少的速度为△v=a"(t1+t2)=2×(0.02+0.02)=0.08 m/s
从小球第一次进入盒子到盒子停下,微粒球运动的周期数为
故要保证小球始终不与盒子相碰,盒子上的小孔数至少为2n+1个,即11个
本题解析:
本题难度:困难
2、简答题 在测电源电动势和内电阻的实验中,为了减小实验误差,应选下列______电路(填“图1”或“图2”).某次实验中,根据实验数据做出如图所示图线,由图可知,该电源的内电阻r=______Ω.
参考答案:根据“等效电源”方法可知,图2电路可以把电流表与电源看成一个等效电源,该电路测量的电动势是准确的,但测量的内电阻是电源与电流表的测量电阻,故电源内电阻的测量值明显大于电源内电阻的真实值;而在图2中,可以把电源与电压表等效为一“电源”,用此电路测量的电动势将小于电动势的真实值,测量的内电阻也小于电源内阻的真实值,但考虑到电压表内阻比较大,用图2电路时相对误差较小,所以应采用电路.
由r=△U△I可知,r=3.00-2.400.5Ω=1.2Ω?
故答案为:图2,1.2
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 如图所示的平面直角坐标系,x轴水平,y轴竖直,第一象限内有磁感应强度大小为B,方向垂直坐标平面向外的匀强磁场;第二象限内有一对平行于x轴放置的金属板,板间有正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向沿y轴负方向,场强大小未知,磁场垂直坐标平面向里,磁感应强度大小也为B;第四象限内有匀强电场,电场方向与x轴正方向成45°角斜向右上方,场强大小与平行金属板间的场强大小相同.现有一质量为m,电荷量为q的粒子以某一初速度进入平行金属板,并始终沿x轴正方向运动,粒子进入第一象限后,从x轴上的D点与x轴正方向成45°角进入第四象限,M点为粒子第二次通过x轴的位置.已知OD距离为L,不计粒子重力.求:
(1)粒子运动的初速度大小和匀强电场的场强大小.
(2)DM间的距离.(结果用m、q、v0、L和B表示)
参考答案:
(1)、粒子在板间受电场力和洛伦兹力做匀速直线运动,设粒子初速度为v0,由平衡条件有:
qv0B=qE…①
粒子在第一象限内做匀速圆周运动,圆心为O1,半径为R,轨迹如图,
由几何关系知:R=Lcos45°=
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 如图所示,在竖直向下的匀强电场中,一个质量为m带负电的小球从斜轨道上的A点由静止滑下,小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时恰好不落下来。已知轨道是光滑而又绝缘的,且小球的重力是它所受的电场力2倍。求:
(1)A点在斜轨道上的高度h为多少?
(2)小球运动到最低点时的最小压力为多少?
参考答案:解:(1)设小球到B点的最小速度为vB,由牛顿第二定律:?①
小球从A到B的过程中,由动能定理:?②
由①②得:?③
(2)小球从A到C的过程中,由动能定理:?④
小球在C点时,由牛顿第二定律:?⑤
又因为mg=2qE ⑥
由③④⑤⑥得:N=3mg
本题解析:
本题难度:困难
5、实验题 如图是多用表的刻度盘,当选用量程为50mA的电流档测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为______________mA;若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时,表针也指示在图示同一位置,则所测电阻的阻值为______________Ω。如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻,为了使测量比较精确,应选的欧姆档是______________(选填“×10”、“×100”或“×1K”)。换档结束后,实验操作上首先要进行的步骤是______________。
参考答案:30.7-30.9;1.5×103,×1K;将红黑表笔短接,进行欧姆挡调零
本题解析:
本题难度:一般