(10分)某物理兴趣小组用两粗细不同的圆管制成了如图所示的简易气缸,并固定在水平面上。其中活塞甲、乙的横截面积关系为,活塞乙到两圆管衔接处的距离L=10 cm,用一长为3L的轻杆垂直连接两活塞,两活塞密封性良好且可在圆管内无摩擦滑动,两活塞间密封有一定量气体。假设不考虑封闭气体的分子势能,外界大气压强p0=1.0×105 Pa,封闭气体的初始温度T1=350 K。
(i)当整个装置在图示的初始位置处于平衡状态时,封闭气体的压强有多大?
(ii)现设法将封闭气体的温度降到T2=280 K,判断两活塞是否移动?若移动,向哪个方向移动且移动的距离为多少?
[物理——选修3–3](15分)
(1)(5分)下列对固体和液体的说法中正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
B.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变
C.单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化
D.扩散现象在液体和固体中都能发生,且温度越高,扩散进行得越快
E.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
(19分)如图所示,在水平长直光滑轨道上,A、B两小球之间有一处于原长状态的轻弹簧,弹簧右端与B球连接,左端与A球接触但不粘连,A、B两球的质量分别为、2m。开始时A、B均静止,在A球左侧有一质量为的小球C以初速度v0向右运动,与A球碰撞后粘连在一起,成为一个复合球D,碰撞时间极短;接着D逐渐压缩弹簧并使B球运动;经过一段时间后,D与弹簧分离。已知弹簧始终处于弹性限度内。
(1)求小球C与A球粘连成复合球D后的初速度v1的大小。
(2)求全过程中弹簧的最大弹性势能。
(3)若在D与弹簧分离前给B球一个瞬间冲量,使B球速度大小不变,但方向反向。试求此后弹簧弹性势能最大值的范围。
(13分)如图所示,两根半径为r的圆光滑轨道间距为L,电阻不计,在其顶端接有一阻值为R0的电阻,其底端与水平面相切,整个装置处于如图所示的径向磁场中,圆轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长L、质量为m、电阻为R的金属棒从距轨道底端水平面高处由静止开始下滑,到达轨道底端时对轨道的压力大小为mg。求:
(1)金属棒到达轨道底端时棒两端的电压大小;
(2)金属棒下滑过程中通过棒的电荷量;
(3)金属棒下滑过程中电阻R0产生的焦耳热。
(9分)某实验小组的同学要利用伏安法测量阻值约为100 Ω的电阻Rx的阻值,实验室中可供选择的器材如下:
A.电源E(电动势6 V,内阻不计)
B.电流表A1(量程0~5 mA,内阻r1=50 Ω)
C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻r2=0.2 Ω)
D.电压表V(量程0~6 V,内阻约15 kΩ)
E.定值电阻R1=5 Ω
F.定值电阻R2=500 Ω
G.滑动变阻器R3(0~15 Ω,允许通过最大电流2 A)
H.滑动变阻器R4(0~15 kΩ,允许通过最大电流0.5 A)
I.开关一只、导线若干
请回答下列问题:
(1)为了减小实验误差,应使电表的指针指在满偏刻度的以上,因此电流表应选择_______,定值电阻应选择________,滑动变阻器应选择________。(均填仪器前的字母序号)
(2)使用实验室提供的器材设计实验电路图,要求尽量减小实验误差。
(3)若电压表、电流表的读数分别为U、I,则待测电阻Rx的阻值表达式为Rx=___________。
(6分)小宇利用图1所示的装置来“探究加速度与外力、质量的关系”,小车的质量、砂桶的质量、砂的质量分别用M、m0、m表示,取重力加速度g=10 m/s2。
(1)下列相关操作中正确的是_________。
A.实验时,首先释放连接砂桶的小车,然后再接通电源让打点计时器工作
B.探究加速度与质量的关系时,每改变小车的质量一次,就重新平衡摩擦力一次
C.保证M远大于m0+m
D.探究加速度与质量的关系时,用图象处理数据时,应作a–M图象
(2)小宇在某次测量时得到的纸带如图2所示,图中相邻两点间的时间间隔为0.1 s,则小车的加速度大小为_________m/s2。
(3)小宇将实验器材组装好,在探究小车的加速度与外力关系时,多次改变砂桶中砂的质量,但他错将砂的重力当成绳的拉力,并根据实验数据作了如图3所示的a–F图象。则小车的质量M=_________kg,砂桶的质量m0=________kg。(结果均保留两位有效数字)