常见的激光器有固体激光器和气体激光器,世界上一些发达国家已经研究出了自由电子激光器,其原理的简单示意如图(a)所示.自由电子(设初速度为零,不计重力)经电场加速后,射入上下排列着许多磁铁的管中,相邻的两块磁铁的极性是相反的,在磁场的作用下电子扭动着前进,犹如小虫在水中游动.电子每扭动一次就会发出一个光子(不计电子发出光子后能量的损失),管两端的反射镜使光子来回反射,结果从透光的一端发射出激光.若加速电场电压U=1.8×104 V,电子质量为m=0.91×10-30 kg,电子的电荷量q=1.6×10-19 c,每对磁极间的磁场可看做是均匀的,磁感应强度B=9×10-4 T,每个磁极的左右宽度为a=30 cm,垂直于纸面方向的长度为b=60 cm,忽略左右磁极间的缝隙,从上向下看两极间的磁场如图(b),当电子在磁极的正中间向右垂直于磁场方向射入时,求:
(1)电子进入磁场时的速度v;
(2)电子在磁场中运动的轨道半径R;
(3)电子可通过磁极的个数n。
如图所示,质量为m=1kg的小滑块,从光滑、固定的圆弧轨道的最高点A由静止滑下,经最低点B后滑到位于水平面的木板上。已知木板质量M=2kg,其上表面与圆弧轨道相切于B点,且长度足够长。整个过程中木板的v—t图像如图所示,g=l0,求:
(1)滑块经过B点时对圆弧轨道的压力.
(2)滑块与木板之间的动摩擦因数.
如图所示,MN、PQ为足够长的平行导轨,间距L=0.5m。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°。NQ⊥MN,NQ间连接有一个R=3Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻r=2Ω,其余部分电阻不计。现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变,cd 距离NQ为s=2m。试解答以下问题:(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)金属棒达到稳定时的速度是多大;
(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是多少;
(3)从静止开始直到达到cd处的过程中,通过电阻R的电荷量q;
(4)分析19、20两个题,总结相关规律:
求热量的方法(至少两个方法) 求电量的方法(一个方法)
如图所示,在与水平面成θ=30º的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20T,方向垂直轨道平面向上.导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好构成闭合回路,每根导体棒的质量m=2.0×10-2kg,回路中每根导体棒电阻r=5.0×10-2Ω,金属轨道宽度l=0.50m.现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力,使之匀速向上运动.在导体棒ab匀速向上运动过程中,导体棒cd始终能静止在轨道上.g取10m/s2,求:
(1)通过棒cd的电流I是多少;
(2)棒ab受到的外力F多大;
(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少。
如图,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从y轴正半轴上的M点,以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的P点时的速度方向与x轴的方向夹角为进入磁场,最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。
(1)画出粒子运动轨迹,标出粒子在磁场中运动的轨道半径和圆心,不用计算.
(2)总结相关规律:分析17、18两个题总结带电粒子在磁场中做圆周运动,如何用作图法找到圆心(至少写出一个方法).
如图所示,在直角坐标系xOy的第—象限内有沿x轴正方向的匀强电场,在x<0的空间中,存在垂直xOy平面向外的匀强磁场,—个质量为m、带电荷量为q的负粒子;在x轴上的P(h.0)点沿y轴正方向以速度进入匀强电场,在电扬力的作用下从y轴上的Q点离开电场进入磁场,在磁场力的作用下恰好经过坐标原点再次进入电场.已知Q点的纵坐标,不考虑带电粒子的重力和通过O点后的运动,求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)匀强磁场的磁感应强度B;
(1)小方同学想测出某种材料的电阻率,由于不知其大约阻值,他只好用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻。经正确操作后,选“×100W”挡时发现指针偏转情况如图甲所示,由图可知,其阻值约为 W(只填数量级)。由于指针太偏左,他应该换用 挡(填“×10W”或“×1k”),换挡后,在测量前先要______________。
(2)要测出上述样品的电阻率,必须精确测出其电阻的阻值。除导线和开关外,实验室还备有以下器材可供选用:
电流表A1,量程1A,内阻r1约0.5Ω
电压表V1,量程6V,内阻RV1等于20kΩ
电压表V2,量程10V,内阻RV2约30kΩ
滑动变阻器R1,0~2000Ω,额定电流0.1A
滑动变阻器R2,0~20Ω,额定电流2A
电源E(电动势为12 V,内阻r约2Ω)
①请选择合适的器材,设计出便于精确测量的电路图画在方框中。其中滑动变阻器应选 。
② 用螺旋测微器测得该材料直径d的读数如图,则d= mm
某实验小组设计了下面的实验电路测量电池的电动势和内电阻,闭合开关S,调整电阻箱的阻值R,读出电压表相应示数U,测出多组数据,利用测的数据做出如右下图像。则电池的电动势为 ,内电阻为 。
电动势的测量值与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”)
要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增大到3V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势4.5V,内阻约1Ω);
电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);
电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);
电键一个、导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选__(填字母代号)。
A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)
B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
(2)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将一个这样的小灯泡与一个4Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5V,内阻为1Ω的电源两端,如图乙所示。小灯泡消耗的功率是________W。
在探究加速度与力、质量的关系时,小王同学采用如图所示装置,图中小车及砝码的质量用M表示,沙桶及沙的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出.
(1)往沙桶中加入—定量的沙子,当M与m的大小关系满足_______时,可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力;
(2)在平衡摩擦力后,他用打点计时器打出的纸带的—段如图所示,该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用交流电的频率是50Hz,则小车的加速度大小______m/s2;(结果保留三位有效数字)
(3)小张同学用同—装置做实验,他们俩在同—坐标系中画出了a-F关系图,如图所示,小张和小王同学做实验,哪—个物理量是不同的_______________.
闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的规律如右图所示。规定垂直纸面向外为磁场的正方向,线框中顺时针电流的方向为感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图像,下列选项正确的是( )
如图所示,水平地面上的物体A,在斜向上的拉力F的作用下,向右做匀速运动,则下列说法中正确的是( )
A.物体A可能只受到三个力的作用 |
B.物体A一定受到了四个力的作用 |
C.物体A受到的滑动摩擦力大小为Fcos θ |
D.物体A对水平地面的压力的大小一定为Fsin θ |
一小水电站,输出的电功率为P=20KW,输出电压U0=400V,经理想升压变压器Τ1变为2000V电压远距离输送,输电线总电阻为r=10Ω,最后经理想降压变压器Τ2降为220V向用户供电。下列说法正确的是( )
A.变压器的匝数比 |
B.输电线上的电流为 |
C.输电线上损失的电功率为 |
D.变压器的匝数比 |
图甲为一列横波在t=0时的波动图象,图乙为该波中x=2m处质点P的振动图象,下列说法正确的是 ( )
A.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则所遇到的频率为0. 25Hz |
B.若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比4m大很多 |
C.再过0.5s,P点的动能最大; |
D.波沿x轴正方向传播; |