在分析和解決物理問(wèn)題時(shí),有時(shí)可以通過(guò)合理、恰當(dāng)?shù)募僭O(shè),進(jìn)行分割或填補(bǔ),使研究對(duì)象或研究過(guò)程對(duì)稱,從而使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。
(1)如圖1所示,一小球從A點(diǎn)水平拋出,它在B點(diǎn)與豎直墻壁發(fā)生一次彈性碰撞后,以同樣大小的速率反彈,最終落在C點(diǎn)。假設(shè)小球沒(méi)有被墻壁阻擋,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后會(huì)繼續(xù)沿著拋物線運(yùn)動(dòng),直至落在C′點(diǎn),小球由B到C的運(yùn)動(dòng)軌跡與BC′曲線關(guān)于豎直墻壁對(duì)稱。已知拋出點(diǎn)A離水平地面的高度為h,與墻壁的水平距離為s,落地點(diǎn)距墻壁的水平距離為2s,重力加速度為g。不計(jì)空氣阻力。求小球拋出時(shí)的初速度v0。
(2)點(diǎn)電荷+q與無(wú)限大金屬平板M之間的電場(chǎng)線分布如圖2所示,金屬板M接地,它表面處的電場(chǎng)線均與其表面垂直。A點(diǎn)在點(diǎn)電荷到金屬板的垂線上,且靠近M板。已知點(diǎn)電荷與金屬板間的距離為d,靜電力常量為k。求A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E。
(3)對(duì)磁現(xiàn)象的成功解釋最早是由安培提出的。如圖3所示,V形長(zhǎng)直導(dǎo)線中通過(guò)穩(wěn)恒電流I,圖中角平分線上的P點(diǎn)距V形頂點(diǎn)的距離為d。按照安培的計(jì)算,P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=ktanα2(式中k為比例系數(shù),且k和α已知)按照現(xiàn)在的電磁理論,無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)電流為I時(shí),距直導(dǎo)線為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=μ0I2πr(其中μ0為已知常數(shù))。圖中P′點(diǎn)與P相對(duì)于V形導(dǎo)線頂點(diǎn)對(duì)稱,位于角平分線上。求P′點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B′。
α
2
μ
0
I
2
πr
【考點(diǎn)】電場(chǎng)線的定義及基本特征;平拋運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算;電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力的關(guān)系和計(jì)算;磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義與物理意義.
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:168引用:2難度:0.3
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1.某區(qū)域的電場(chǎng)線分布如圖所示,M、N是電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn).下列判斷正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 1:30:2組卷:83引用:3難度:0.9 -
2.圖中實(shí)線所示為某電場(chǎng)的電場(chǎng)線,虛線為某試探電荷在僅受電場(chǎng)力的情況下從a點(diǎn)到b
點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,則下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/29 21:0:1組卷:676引用:5難度:0.7 -
3.類比是一種重要的科學(xué)思想方法。在物理學(xué)史上,法拉第通過(guò)類比不可壓縮流體中的流速線提出用電場(chǎng)線來(lái)描述電場(chǎng)。
(1)靜電場(chǎng)的分布可以用電場(chǎng)線來(lái)形象描述,已知靜電力常量為k。
①真空中有一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷,其周圍電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖1所示。距離點(diǎn)電荷r處有一點(diǎn)P,請(qǐng)根據(jù)庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義,推導(dǎo)出P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小E的表達(dá)式;
②如圖1所示,若在A、B兩點(diǎn)放置的是電荷量分別為+q1和-q2的點(diǎn)電荷,已知A、B間的距離為2a,C為A、B連線的中點(diǎn),求C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小EC的表達(dá)式,并根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況比較q1和q2的大小關(guān)系。
(2)有一足夠大的靜止水域,在水面下足夠深的地方放置一大小可以忽略的球形噴頭,其向各方向均勻噴射水流。穩(wěn)定后水在空間各處流動(dòng)速度大小和方向是不同的,為了形象地描述空間中水的速度的分布,可引入水的“流速線”。水不可壓縮,該情景下水的“流速線”的形狀與圖2中的電場(chǎng)線相似,箭頭方向?yàn)樗俣确较?,“流速線”分布的疏密反映水流速的大小。
①已知噴頭單位時(shí)間噴出水的體積為Q1,寫出噴頭單獨(dú)存在時(shí),距離噴頭為r處水流速大小v1的表達(dá)式;
②如圖3所示,水面下的A點(diǎn)有一大小可以忽略的球形噴頭,當(dāng)噴頭單獨(dú)存在時(shí)可以向空間各方向均勻噴水,單位時(shí)間噴出水的體積為Q1;水面下的B點(diǎn)有一大小可以忽略的球形吸收器,當(dāng)吸收器單獨(dú)存在時(shí)可以均勻吸收空間各方向的水,單位時(shí)間吸收水的體積為Q2。同時(shí)開啟噴頭和吸收器,水的“流速線”的形狀與圖2中電場(chǎng)線相似。若A、B間的距離為2a,C為A、B連線的中點(diǎn)。噴頭和吸收器對(duì)水的作用是獨(dú)立的,空間水的流速和電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)一樣都為矢量,遵循矢量疊加原理,類比圖2中C處電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法,求圖3中C點(diǎn)處水流速大小v2的表達(dá)式。發(fā)布:2024/12/29 23:0:1組卷:351引用:3難度:0.6
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