(20分)如图所示,半径R = 0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD = 2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E = 40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B = 1.0T,方向垂直纸面向外。两个质量均为m = 2.0×10-6kg的小球a和b,a球不带电,b球带q = 1.0×10-6C的正电,并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合在一起飞入复合场中,最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f = 0.1mg, PN =,取g =10m/s2。a、b均可作为质点。(结果保留三位有效数字)求:
(1)小球a与b相碰后瞬间速度的大小v
(2)水平面离地面的高度h
(3)从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运动过程中,ab系统损失的机械能ΔE。
(19分)一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg , mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长。现滑块A被水平飞来的质量为mC=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能
(3)B可获得的最大动能
(15分)如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8 s后,突然接通电键,不计空气阻力,设导轨足够长。求:
(1)ab棒的最大速度
(2)ab棒的最终速度的大小(g取10m/s2)。
(12分)现要测量电流表G1的内阻,给出下列器材:
电流表G1(量程5 mA,内阻r1约为150左右),电流表G2(量程10 mA,内阻r2约为100左右)
定值电阻R1=100Ω 定值电阻R2=10Ω
滑动变阻器R3(0~200)
干电池(1.5 V,内阻未知)
单刀单掷开关S 导线若干
①定值电阻选 ;
②在方框中画出实验电路设计图,并标明所用器材的代号;
③若选测量数据中的一组来计算,所用的表达式___________________________,
式中各符号的意义是:_______________________________________________________。
(6分)某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图甲所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮点,图乙中的黑点代表亮点的中心位置。
(1)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长,据资料介绍,若双缝的缝间距离为a,则双缝到感光片的距离为L,感光片上相邻两光点间的距离为b,则光的波长。该同学测的L=1.0000m,双缝间距a=0.220mm,用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距时,尺与点的中心位置如图乙所示。图乙中第一个光点到第四个光点的距离是 mm。实验中激光的波长λ= m(保留两位有效数字)。
(2)如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两光点间的距离将 。(变大、变小、不变)
在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,线圈所围的面积为0.1m2,线圈电阻为1Ω.规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方向,如图(1)所示.磁场磁感应强度B随时间t的变化规律如图(2)所示.则以下说法正确的是( )
A.在时间0~5s内,I的最大值为0.1A
B.在第4s时刻,I的方向为逆时针
C.前2 s内,通过线圈某截面的总电量为0.01C
D.第3s内,线圈的发热功率最大