(20分)
如图所示,两块平行金属板MN、PQ水平放置,两板间距为d、板长为L,在紧靠平行板右侧的等边三角形区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,三角形底边BG与PQ在同一水平线上,顶点A与MN在同一水平线上。一个质量为m、电量为+q的粒子沿两板中心线以初速度v0水平射入,若在两金属板间加某一恒定电压,粒子离开电场后垂直AB边从D点进入磁场,BD=AB,并垂直AC边射出(不计粒子的重力)。求:
(1)两金属板问的电压;
(2)三角形区域内磁感应强度大小;
(3)若两金属板问不加电压,三角形区域内的磁场方向垂直纸面向外。要使粒子进入场区域后能从BC边射出,试求所加磁场的磁感应强度的取值范围。
(18分)
如图所示,电阻不计的两光滑金属导轨相距L,放在水平绝缘桌面上,半径为R的l/4圆弧部分处在竖直平面内,水平直导轨部分处在磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,末端与桌面边缘平齐。两金属棒ab、cd垂直于两导轨且与导轨接触良好。棒ab质量为2 m,电阻为r,棒cd的质量为m,电阻为r。重力加速度为g。开始时棒cd静止在水平直导轨上,棒ab从圆弧顶端无初速度释放,进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触并一直向右运动,最后两棒都离开导轨落到地面上。棒ab与棒cd落地点到桌面边缘的水平距离之比为1:3。求:
(1)棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小;
(2)棒cd在水平导轨上的最大加速度;
(3)两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热。
(16分)
某型号小汽车发动机的额定功率为60kw,汽车质量为1×103kg,在水平路面上正常行驶中所受到的阻力为车重的0.15倍。g取10m/s3。求解如下问题:
(1)此型号汽车在水平路面行驶能达到的最大速度是多少?
(2)若此型号汽车以额定功率加速行驶,当速度达到20m/s时的加速度大小是多少?
(3)质量为60kg的驾驶员驾驶此型号汽车在水平高速公路上以30m/s的速度匀速行驶,设轮胎与路面的动摩擦因数为0.60,驾驶员的反应时间为0.30s,则驾驶员驾驶的汽车与前车保持的安全距离最少为多少?
(1)(8分)有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”的字样,现在描绘小灯泡的伏安特性曲线。有下列器材可供选用:
A.电压表v(0~3V,内阻3kΩ) B.电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω)
C.定值电阻R1=3kΩ D.定值电阻R:=15kΩ
E.滑动变阻器RW1(10Ω,2A) F.滑动变阻器Rw2(1000Ω,0.5A)
G.学生电源(直流6V,内阻不计) H.开关、导线若干
请根据要求完成以下问题:
①提供的电压表不能满足实验要求,可以 联一个定值电阻使电压表V的量程扩大为6v,定值电阻应选用 (用序号字母填写);
②为尽量减小实验误差,并要求电压、电流从零开始多取几组数据,所以实验中滑动变阻器应选用 (用序号字母填写);
③请在方框内画出满足实验要求的电路图;
④利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是 。
(2)(10分)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的实践和探究:
①用游标卡尺测量摆球直径的示数部分如上左图所示,则摆球直径为 cm。
把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆长L。
②用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为0,单摆每经过最低点记一次数,当数到n=60时秒表的示数如上右图所示,则该单摆的周期为T= s(结果保留三位有效数字)。
③测量出多组周期r、摆长L数值后,画出T0—L图象如图,则此图线的斜率的物理意义是( )
A.g
B.
C.
D.
④测量结果与真实的重力加速度值比较,发现测量结果偏大,分析原因可能有( )
A.振幅偏小
B.在未悬挂单摆之前先测定摆长
C.将摆线长当成了摆长
D.将摆线长与球的直径之和当成了摆长
⑤设计其它的测量重力加速度的方案。现提供如下的器材:
A.弹簧测力计
B.打点计时器、复写纸和纸带
C.低压交流电源(频率为50Hz)和导线
D.铁架台
E.重物
F.天平
G.刻度尺
请你选择适合的实验器材,写出需要测量的物理量,并用测量的物理量写出重力加速度的表达式。(只要求写出一种方案)
如图所示,有一匀强磁场分布在一个半径为尺的圆形区域内,并以变化率均匀变化。长度为L的圆弧形金属棒按图中形式放置,圆弧圆心与圆形磁场的中心重合。下面给出了此圆弧形金属棒中产生的感应电动势的表达式,其中只有一个是合理的。你可能不会求解此圆弧形金属棒中产生的感应电动势,但是你可以通过一定的物理分析,对 下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,此圆弧形金属棒中产生的感应电动势的合理表达式为 ( )
A.
B.
C.
D.
如图所示,空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,电场和磁场相互垂直。在电磁场区域中,有一个竖直放置的光滑绝缘圆环,环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心,a、b、c为圆环上的三个点,O点为最高点,c点为最低点,Ob沿水平方向。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端。点由静止释放。下列判断正确的是 ( )
A.当小球运动的弧长为圆周长的l/4时,洛仑兹力最大
B.当小球运动的弧长为圆周长的1/2时,洛仑兹力最大
C.小球从O点到b点,重力势能减小,电势能增大
D.小球从b点运动到c点,电势能增大,动能先增大后减小