(14分)如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E=1.0×102V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m=2.0×10-15kg,电荷量为q=+10-12C的带电粒子,粒子最终落在金属板b上.若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)
(1)粒子源所在处a点的电势;
(2)带电粒子打在金属板上时的动能;
(3)粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?
(14分)如图所示,一电荷量q=3×10-4C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点.S合上后,小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°.已知两板相距d=0.1m,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,电阻R1=4Ω,R2=R3= R4 =12Ω,(g=10m/s2,).求:
(1)流过电源的电流强度;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)小球的质量.
(8分)某研究性学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时,电阻值与长度的关系,选取一根乳胶管,里面灌满了盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.进行了如下实验:
(1)该小组将盐水柱作为纯电阻,粗测其电阻约为几千欧.现采用伏安法测定盐水柱的电阻,有如下实验器材可供选择:
A.直流电源:电动势12V,内阻很小,额定电流1A;
B.电流表A1:量程0~10mA,内阻约;
C.电流表A2:量程0~600mA,内阻约;
D.电压表V:量程0~15V,内阻约;E.滑动变阻器R1:最大阻值;
F.滑动变阻器R2:最大阻值; G.开关.导线等
在可供选择的器材中,应选用的电流表是_______(填“A1”或“A2”),滑动变阻器是________(填“R1”或“R2”);
(2)根据所选器材,在图示方框内画出实验原理图
(3)握住乳胶管两端把它均匀拉长,多次实验测得盐水柱长度L.电阻R的数据如下表:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
长度L(cm) |
20.0 |
25.0 |
30.0 |
35.0 |
40.0 |
45.0 |
电阻R() |
1.3 |
2.1 |
3.0 |
4.1 |
5.3 |
6.7 |
为了借助线性图像,形象直观地研究电阻R与长度L的关系,该小组用纵坐标表示电阻R,你认为横坐标应用 物理量表示.
(10分)
(1)为进行“验证机械能守恒定律”的实验,有下列器材可供选用:铁架台,打点计时器,复写纸,重锤,纸带,秒表,低压直流电源,导线,电键,天平.其中不必要的器材有: ;缺少的器材 .
(2)某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg.打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB= m/s,重锤的动能EkB= J.从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为 J.(结果保留三位有效数字)
质量为m的两个相同小球A、B穿在水平光滑细杆上,用两根长度为L的轻绳与C球相连,已知C的质量为2m,一开始A、B相距2L,现将系统从静止释放,A与B相碰前瞬间,A、B球的速度大小分别为、,下列说法正确的是 ( )
A. B.,
C.轻绳对A球所做的功为 D.C球克服重力所做的功为
日本物理学家小林诚和益川敏英由于发现了对称性破缺的起源,并由此预言的六个夸克逐渐被实验证实,获得2008年诺贝尔物理学奖.夸克之间的强相互作用势能可写为,式中r是正、反顶夸克之间的距离,as=0.12是强相互作用耦合系数,k2是与单位制有关的常数,在国际单位制中k2=0.319×10-25J·m;而在电荷之间的相互作用中,相距为r,电荷量分别为q1q2的两个点电荷之间的电势能,式中k1是静电力常量.根据题中所给信息可以判定下列说法正确的是 ( )
A.正反顶夸克之间的相互作用力为
B.正反顶夸克之间的相互作用力为
C.若地球质量为M,则轨道半径为r,质量为m的地球卫星的万有引力势能为
D.若地球质量为M,则轨道半径为r、质量为m的地球卫星的万有引力势能为