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一点沿半径 R=2 m 的圆周运动,其弧坐标运动方程为 s = t³/3 + t²(s 以 m 计,t 以 s 计,s 随时间增大)。求 t = 2 s 时该点的速度 v、切向加速度 a_τ 与法向加速度 a_n 的大小,并写出此时全加速度 a 沿自然轴系的分解表达式。
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作用于刚体上的力系:力 F₁=(3,4,0) N 作用于点 A(1,0,2)(坐标单位 m),力 F₂=(0,0,5) N 作用于点 B(2,3,1)。以坐标原点 O 为简化中心,求该力系的主矢 FR 与主矩 MO(用坐标分量表示),并计算二者的大小。
(1)一根长 L=0.3 m 的直导体棒在磁感应强度 B=0.5 T 的匀强磁场中,以速率 v=8 m/s 沿垂直于磁场且垂直于棒身的方向匀速平动,求棒内动生电动势的大小,并指出其非静电力来源于何种力。(2)一圆形导体回路半径 r=0.2 m,置于垂直回路平面的磁场中,磁感应强度随时间均匀增大,变化率 dB/dt=10 T/s。求回路中感生电动势的大小,以及回路处感生电场(涡旋电场)场强的大小,并说明感生电动势中驱动电荷的非静电力是什么。
某同学设计用物距像距法测凸透镜的焦距。请完成实验方案的设计:(1) 第一步,写出实验依据的原理公式(用物距 u、像距 v、焦距 f 表示);(2) 第二步,写出需要直接测量的物理量;(3) 第三步,将光源、物屏、透镜、像屏依次放置在光具座上,说明调节共轴的方法;(4) 若测得 u=30.0 cm 时成清晰实像于 v=15.0 cm 处,代入原理公式计算该凸透镜的焦距 f。
某霍尔传感器测量装置中,霍尔输出电压 U = k·I·B·cosθ,其中 θ 为传感器法线与磁场方向的夹角。标定阶段:通入控制电流 I₁ = 5 mA,将传感器法线平行于磁感应强度 B₁ 的均匀磁场(θ = 0°),测得输出电压 U₁ = 5 mV,已知 B₁ = 0.5 T,由此确定灵敏度 k(单位 mV/(mA·T))。实际测量时:改用控制电流 I₂ = 10 mA,保持磁场仍为 B₂ = 0.3 T,将传感器绕垂直轴偏转某一角度 θ,测得输出电压 U₂ = 4.5 mV。求该偏转角的余弦值 cosθ。
在分光计上用最小偏向角法测三棱镜折射率。某同学先调节望远镜适合接收平行光,并调载物台水平,再用自准直法测得三棱镜顶角 A=45.0°。随后转动载物台找到某单色谱线偏折方向的反转位置,测得该谱线的最小偏向角 δmin=90.0°。请由最小偏向角公式 n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) 计算该三棱镜对此谱线的折射率,并将结果化简为含根号的最简形式,同时给出保留三位有效数字的数值。
在全息照相实验中,He-Ne激光波长λ=600 nm,经分束后参考光与物光在感光干板处相遇,两束光夹角θ=60°,且在干板表面内对称入射。已知两束相干光干涉形成的条纹间距为 d=λ/(2sin(θ/2))。求:(1) 干板上记录的干涉条纹间距 d;(2) 要清晰记录该全息图,干板的最小分辨率(每毫米记录的条纹数 N=1/d,d以毫米计)。
某同学用分光计以最小偏向角法测三棱镜折射率。调节望远镜适合接收平行光、载物台水平后,用自准直法测得三棱镜顶角 A = 45.0°。随后转动载物台使折射谱线沿同一方向移动,谱线反转处即最小偏向角位置,测得某谱线的最小偏向角 δmin = 30.0°。由折射率公式 n = sin[(A+δmin)/2] / sin(A/2) 计算该棱镜对此谱线的折射率,结果保留三位有效数字。
在菲涅耳双棱镜干涉测波长实验中,双缝到测微目镜的距离 D=60.0 cm,用测微目镜测得相邻两条亮纹间距 Δx=0.30 mm,用共轭法测得虚光源间距 d=1.20 mm。求该单色光的波长 λ(以 nm 表示)。
用某霍尔元件测量磁场。将该元件通以工作电流 I₁=10 mA,置于已知磁场 B₁=0.50 T 中,测得霍尔电压 U₁=30 mV。保持元件不变,改通工作电流 I₂=8.0 mA,置于待测磁场中,测得霍尔电压 U₂=48 mV。设霍尔元件的灵敏度 K_H 为常量,霍尔电压满足 U_H=K_H·I·B。求:(1) 该霍尔元件的灵敏度 K_H;(2) 待测磁场 B₂ 的大小。
某霍尔元件的霍尔灵敏度 K_H=25 mV/(mA·T)。将其置于待测匀强磁场中,控制工作电流 I=6.0 mA,测得霍尔电压 U_H=0.30 V。求该待测磁场的磁感应强度 B 的大小。
用惠斯通电桥测未知电阻 Rₓ。实验中选取比例臂电阻 R₁=50 Ω,R₂=150 Ω,调节比较臂电阻至 R₀=66 Ω 时,检流计指针指零,电桥达到平衡。已知电桥平衡条件为 Rₓ/R₁=R₀/R₂,求待测电阻 Rₓ 的阻值。
用稳态法测量某橡胶样品的导热系数。样品厚度 d=0.004 m,截面积 S=2.5×10⁻² m²。系统达到稳态后,样品上、下表面的温度差稳定在 ΔT=8 ℃,此时通过样品的传热速率(即散热盘在稳态下的散热功率)P=15 W。忽略侧面散热,求该橡胶样品的导热系数 λ。
在气垫导轨上测滑块加速度时,滑块上装有宽度 d=1.50 cm 的挡光片。滑块先后通过两个光电门,计时器显示挡光时间分别为 Δt₁=30.0 ms 和 Δt₂=15.0 ms,两光电门中心间距 s=1.20 m。将挡光时间极短时滑块的平均速度近似为通过光电门处的瞬时速度,求滑块的加速度大小 a(结果保留三位有效数字)。
用拉伸法测定金属丝的杨氏模量。金属丝原长 L=1.500 m,直径 d=0.500 mm。在金属丝下端逐次加砝码,当所加砝码总质量 m=1.00 kg 时(取 g=9.80 m/s²),用光杠杆系统测得金属丝相应伸长量 ΔL=0.750 mm。求该金属丝的杨氏模量 E(结果保留三位有效数字)。
在气垫导轨上测量滑块的加速度:滑块上装有宽度 d=1.50 cm 的挡光片,滑块沿导轨下滑,先后通过两个光电门,计时器显示的挡光时间分别为 Δt₁=30.0 ms 和 Δt₂=10.0 ms,两光电门之间的距离 s=1.00 m。由于挡光时间极短,可用挡光片通过光电门的平均速度近似代替滑块经过光电门处的瞬时速度。求:(1) 滑块经过两个光电门时的速度大小;(2) 滑块沿导轨下滑的加速度大小。
用一台电子天平(仪器误差限 Δ仪=0.05 g)对某小球质量重复测量6次,已由数据算得 A 类不确定度 u_A=0.024 g。设 B 类不确定度按均匀分布取 u_B=Δ仪/√3,各分量彼此独立,试求该质量测量结果的合成不确定度 u(保留1~2位有效数字)。
某实验测得四组数据 (xᵢ, yᵢ):(2, 1)、(4, 3)、(6, 4)、(8, 6)。用最小二乘法拟合直线 y=a+bx。求:(1) 斜率 b 与截距 a;(2) 相关系数 r(结果保留三位有效数字)。
某金属的逸出功为 W=3.03×10⁻¹⁹ J。用频率 ν=1.0×10¹⁵ Hz 的单色光照射该金属表面,发生了光电效应。已知普朗克常量 h=6.63×10⁻³⁴ J·s,元电荷 e=1.6×10⁻¹⁹ C。(1)求光电子的最大初动能 E_k;(2)求对应的遏止电压 U_c;(3)求该金属的截止频率 ν₀。若将入射光强度增大一倍而频率不变,说明光电子的最大初动能如何变化。
一根静止长度为 100 m 的直杆沿其长度方向固定在一飞船上,飞船相对地面以恒定速度 0.6c(c 为真空中光速)沿直线飞行。求:(1)地面观测者测得该杆的长度;(2)飞船上观测者看到地面上一段静止长度为 80 m 的堤坝(沿飞船飞行方向延伸)的长度。