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(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,...

(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=6ec8aac122bd4f6eAB,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。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1) (2) (3) 【解析】 (1)粒子在两块平行金属板间的电场中,沿水平方向做匀速运动,竖直方向做初速度为零的匀加速运动。     粒子垂直AB边进入磁场,由几何知识得,粒子离开电场时偏角。根据类平抛运动的规律有:                                                        ①                            (1分)                                                      ②                            (1分)                                                       ③                            (1分)                                                  ④                            (1分) 联立①②③④解得:                                               (2分) (2)由几何关系得: 粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为: ⑤                            (2分) 粒子进入磁场时的速率为:         ⑥                            (2分) 根据向心力公式有:                  ⑦                            (2分) 联立⑤⑥⑦解得:                                                       (2分)  (3)若两板间不加电压,粒子将沿水平以速率v0从AB边的中点进入磁场。 当粒子刚好从C点射出磁场,磁感应强度最小。设磁感应强度的最小值为B2, 由几何关系知,对应粒子的最大轨道半径r2为:r2=d                      (1分) 根据向心力公式有:                (1分) 解得:                                           (1分) 当粒子刚好从E点射出磁场时,磁感应强度最大。 设磁感应强度的最大值为B3,由几何关系知, 对应粒子的最小轨道半径r3为:(1分) 同上解出:                                  (1分) 所以所加磁场的磁感应强度的取值范围为          (1分)
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(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。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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(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?

 

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(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;

说明: 6ec8aac122bd4f6e

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:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

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(    )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.g

B.6ec8aac122bd4f6e

C.6ec8aac122bd4f6e

D.6ec8aac122bd4f6e

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)

 

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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6ec8aac122bd4f6e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                         (    )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.6ec8aac122bd4f6e

B.6ec8aac122bd4f6e

C.6ec8aac122bd4f6e

D.6ec8aac122bd4f6e

 

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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                                                                                               (    )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

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

 

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