【知识点详解】
1. 物理学中的向心力与牛顿第二定律:题目中提到的"摩天轮"问题涉及到向心力的概念。在匀速圆周运动中,物体所受的合外力提供向心力,使得物体沿圆周路径运动。甲在最高点,乙在最低点,他们的线速度相同,但由于离心趋势,甲所受的向心力大于重力,乙的向心力小于重力,因此甲与乙的加速度和所受合外力大小并不相等。
2. 摩擦力与力的平衡:蚂蚁在半球形碗中的运动涉及到静摩擦力和滑动摩擦力。上爬过程中,蚂蚁所受摩擦力逐渐增大以克服重力,而碗的作用力也随之增大,确保蚂蚁的静摩擦力不超过最大静摩擦力,保持静止状态。蚂蚁在不同位置所受的支持力(即碗的作用力)并不相同。
3. 抛体运动分析:篮球的两次投掷中,由于抛出角度和初速度的不同,它们在空中的时间和速度都不一定相同。但是,如果抛出时的动能相等,那么两次篮球的机械能守恒,因此可能初动能相等。
4. 回旋加速器的工作原理:回旋加速器利用电场加速带电粒子,并通过磁场使其做匀速圆周运动。粒子在磁场中运动的周期与速度无关,但随着能量增加,粒子的轨迹半径增大,每次加速的增量会减小。增大板间电压会使粒子获得更大的动能。
5. 双星系统的运动规律:双星系统中,两恒星的运动周期与它们的总质量、距离以及万有引力常量有关。根据万有引力提供向心力的条件,可以计算出双星的总质量。
6. 霍尔效应的应用:霍尔元件在磁场中会产生霍尔电压,用于检测磁场强度。在笔记本电脑中,霍尔元件产生的电压可以控制屏幕的开关。霍尔电压与霍尔元件的宽度b和磁感应强度有关,而与高度c无关。
7. 电场力与电势能的变化:负电荷在电场中运动,加速度变化反映了电场强度的变化。加速度从零增加再减小,表明电势先降低后升高。电场强度在x1和x3处可能相等,但粒子在x2处加速度为零,表明电势能在此达到最大。
8. 动摩擦力与合力:当A、B一起以相同加速度运动时,A和B之间的静摩擦力达到最大。考虑到B与桌面及A与B之间的摩擦力,最大拉力F等于3μmg。
9. 带电粒子在电场和磁场中的运动:带电粒子在电场中加速,动能与电势差和电量成正比,与质量无关。进入磁场后,粒子做匀速圆周运动,半径与质量和速度的平方成正比,与电量和磁感应强度成反比。运动时间与圆周运动的周期有关,周期与质量和速度无关,只与磁感应强度和电量有关。
10. 电路中的电阻变化与功率分配:滑动变阻器R的滑片P向上移动,总电阻增加,电路中的电流减小。L1和L2串联,电流减小导致它们亮度降低;L3与R并联,电流减小对L3的影响小于对串联部分的影响,因此L3变暗。
以上就是针对题目中涉及的物理知识点的详细解释,涵盖了力学、电磁学等多个方面。