(18分)
如图甲所示,CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨,CD=DE=L,∠CDE=60°,CD和DE单位长度的电阻均为r0,导轨处于磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中。 MN是绝缘水平面上的一根金属杆,其长度大于L,电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v0。在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好,并且与C、E所确定的直线平行。
(1)求MN滑行到C、E两点时,C、D两点电势差的大小;
(2)推导MN在CDE上滑动过程中,回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式;
(3)在运动学中我们学过:通过物体运动速度和时间的关系图线(v – t 图)可以求出物体运动的位移x,如图乙中物体在0 – t0。时间内的位移在数值上等于梯形Ov0Pt的面积。通过类比我们可以知道:如果画出力与位移的关系图线(F—x图)也可以通过图线求出力对物体所做的功。
请你推导MN在CDE上滑动过程中,MN所受安培力F安与MN的位移x的关系表达式,并用F安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中,MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。
(16分)
如图所示,倾角=37°的斜面固定在水平面上。质量m=1.0kg的小物块受到沿斜面向上的F=9.0N的拉力作用,小物块由静止沿斜面向上运动。小物块与斜面间的动摩擦因数(斜面足够长,取g=l0m/s2。sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求小物块运动过程中所受摩擦力的大小;
(2)求在拉力的作用过程中,小物块加速度的大小;
(3)若在小物块沿斜面向上运动0.80m时,将拉力F撤去,求此后小物块沿斜面向上运动的距离。
(18分)
(1)在用单摆做简谐运动测定重力加速度的实验时:
①组装单摆时,实验室有长约100 cm和30 crn的两种细线,应该选择长约 cm的细线。
②用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g= 。
③实验中,用米尺测量出悬线长度为,用游标卡尺测量出小钢球的直径为d,则摆长L= 。
④实验中待小钢球摆动稳定后,现要测量小钢球运动的周期。甲同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,数出以后小钢球通过平衡位置的次数n,用停表记下所用的时间t;乙同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为1,将小钢球第二次沿同一方向通过平衡位置时记为2,第三次沿同一方向通过平衡位置时记为3,以此类推,一直数到,同时按下停表,停表的显示时间为。你选择哪位同学的实验方法,并写出对应的单摆的周期表达式: 。
(2)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,所使用的电流表内阻约为几欧,电压表的内阻约为十几千欧。实验中得到了8组数据,在图甲所示的电流一电压(I—U)坐标系中,通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线。
①请你判断实验电路的连接方式,根据你的判断在虚线框中画出实验电路图,并在图乙中连线使之为实验电路。
②根据图甲,可确定小灯泡的功率P与U2和I2的关系,下列示意图中正确的是 。
③将被测小灯泡与一定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。电源的电动势为6.0V,内阻为1.0Ω。现测得电路中的电流为0.40A,则定值电阻R所消耗的电功率为W 。
图中甲,MN为很大的薄金属板(可理解为无限大),金属板原来不带电。在金属板的右侧,距金属板距离为d的位置上放入一个带正电、电荷量为q的点电荷,由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布。P是点电荷右侧,与点电荷之间的距离也为d的一个点,几位同学想求出P点的电场强度大小,但发现问题很难。几位同学经过仔细研究,从图乙所示的电场得到了一些启示,经过查阅资料他们知道:图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。图乙中两异号点电荷量的大小均为q,它们之间的距离为2d,虚线是两点电荷加线的中垂线。由此他们分别求出了P点的电场强度大小,一共有以下四个不同的答案(答案中k为静电力常量),其中正确的是 ( )
A. B. C. D.
如图所示,A、B为竖直墙壁上等高的两点AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面上。∠AOB=90°,∠COD=60°。若在O点处用轻绳悬挂一个质量为m的物体,则平衡后绳AO所受拉力的大小为 ( )
A. B.
C. D.
甲、乙两图分别表示一简谐横波在传播方向上相距3.0m的两质点的振动图象,如果波长大于1.5m,则该波的波速大小可能是 ( )
A.5m/s B.10m/s C.15m/s D.20m/s