题目内容

【题目】如图所示，水平桌面上放置一U形金属导轨，两导轨平行，间距为，导轨距水平地面高h。导轨左端连接有一个电源、一个单刀双掷开关、一个电容器。电源电动势为E，内电阻为r，电容器电容为C。一根质量为m不计电阻的裸导线放在导轨上，方向与导轨垂直，导轨所在平面有一个方向向下的匀强磁场，磁感应强度为B。先将单刀双掷开关拨到a；待电路稳定后将单刀双掷开关拨到b。开关拨到b后，导线在安培力作用下向右运动离开导轨，然后做平抛运动直至落到水平地面上。

（1）在开关拨到a到电路稳定的过程中，画出电容器电压u随电量q变化的图象。

（2）结合（1）中所画图象，求稳定时电容器储存的能量。

（3）导线落到水平地面，此时电容器两端的电压为，求落地位置与导轨右端的水平距离x及开关拨到b后电阻R上产生的热。

【答案】（1）,（2） ；（3） ； .

【解析】（1）电容器充电完毕后，电容器两端的电压等于电源的电动势，所以电容器的带电量：q=CE根据电容器的定义式：C=Q/U
所以：u=q，电压与电量成正比，所以画出u-q的图线如图：

充电的过程中克服电场力做的功：W=qU
所以图线与横坐标围成的面积即为电容器储存的能量．有：E0＝EQ
联立得：E0＝CE2

（3）根据平抛运动的规律可得

由动量定理 ，

It=q，

q=EC

联立解得

由能量关系可知，此过程中R上产生的焦耳热：

练习册系列答案
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【题目】如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒沿导轨下滑到稳定状态时，灯泡的电功率为P，其他电阻不计，要使灯泡在棒稳定运动状态下的电功率为2P，则应（ ）

A．将导轨间距变为原来的倍

B．换一电阻减半的灯泡

C．将磁场磁感应强度B加倍

D．换一质量为原来倍的金属棒

【题目】如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平面上的O点，此时弹簧处于原长．另一质量与B相同的滑块A从P点以初速度v0向B滑行，经过时间t时，与B相碰．碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动．滑块均可视为质点，与平面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g．求：

（1）碰后瞬间，A、B共同的速度大小；

（2）若A、B压缩弹簧后恰能返回到O点并停止，求弹簧的最大压缩量；

（3）整个过程中滑块B对滑块A做的功．

【题目】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。现有如下器材：

直流电源（电动势3.0V，内阻不计）

电流表（量程3A，内阻约0.1Ω）

电流表（量程0.6A，内阻约5Ω）

电压表 （量程3V，内阻约3kΩ）

电压表（量程15V，内阻约200kΩ）

滑动变阻器（阻值0～10Ω，额定电流1A）

滑动变阻器（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）

①在该实验中，电流表应选择______（填“”或“”），电压表应选择______（填“”或“”），滑动变阻器应选择________（填“”或“”）。

②请按照实验要求在方框内设计实验电路.______

③下表是学习小组在实验中测出的6组数据，某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出了5个数据的对应点，请你画出第4组数据的对应点，并作出该小灯泡的伏安特性曲线。_____

④若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=______W（保留两位有效数字）。（若需作图，可直接画在第③小题图中）

【题目】飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示，在真空状态下，自脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的方形区域，然后到达紧靠在其右侧的探测器。已知极板a、b间的电压为，间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及经过a板时的初速度。

（1）若M、N板间无电场和磁场，请推导出离子从a板到探测器的飞行时间t与比荷k（，q和m分别为离子的电荷量和质量）的关系式；

（2）若在M、N间只加上偏转电压，请写出离子在场中运动的轨迹方程，并论证说明不同正离子的轨迹是否重合；

（3）若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场。已知进入a、b间的正离子有一价和二价的两种，质量均为m，元电荷为e。要使所有正离子均能通过方形区域从右侧飞出，求所加磁场的磁感应强度的最大值。

【题目】我国自行研制的北斗导航系统，现已成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，将在2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。现已知某导航卫星轨道高度约为21500km。同步轨道卫星的高度约为36000km，已知地球半径为6400km。下列说法中正确的是()

A. 该导航卫星的向心加速度大于地球同步轨道卫星

B. 地球赤道上物体随地球自转的周期小于该导航卫星运转周期

C. 地球同步轨道卫星的运转角速度小于导航卫星的运转角速度

D. 该导航卫星的线速度大于

【题目】用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻，电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：

A.电流表(量程0.6A、3A)；

B.电压表(量程3V、15V)

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D.电值电阻(阻值10Ω，额定功率10W)

E.滑动变阻器(阻值范围0-10Ω，额定电流2A)

F.滑动变阻器(阻值范围0-100Ω、额定电流1A)

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A. 同步卫星离地高度为

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C.

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