(14分)
在如图所示的装置中,两个光滑的定滑轮的半径很小,表面粗糙的斜面固定在地面上,斜面的倾角为θ=30°。用一根跨过定滑轮的细绳连接甲、乙两物体,把甲物体放在斜面上且连线与斜面平行,把乙物体悬在空中,并使悬线拉直且偏离竖直方向α=60°。现同时释放甲、乙两物体,乙物体将在竖直平面内振动,当乙物体运动经过最高点和最低点时,甲物体在斜面上均恰好未滑动。已知乙物体的质量为m=1㎏,若取重力加速度g=10m/s2。求:甲物体的质量及斜面对甲物体的最大静摩擦力。
(9分)
某同学到实验室做“测电源电动势和内阻”的实验时,发现实验台上有以下器材:
待测电源(电动势约为4V,内阻约为2Ω)
一个阻值未知的电阻R0
电压表(内阻很大,有5V、15V两个量程)两块
电流表(内阻约为5Ω,量程500mA)
滑动变阻器A(0~20Ω,3A)
滑动变阻器B(0~200Ω,0.2A)
电键一个,导线若干。
该同学想在完成学生实验“测电源电动势和内阻”的同时测出定值电阻R0的阻值,设计了如图所示的电路。实验时他用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数。在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时,记录了U1、U2、I的一系列值. 其后他在两张坐标纸上各作了一个图线来处理实验数据,并计算了电源电动势、内阻以及定值电阻R0的阻值。
根据题中所给信息解答下列问题:
①在电压表V1接入电路时应选择的量程是_________,滑动变阻器应选择_________(填器材代号“A”或“B”);
②在坐标纸上作图线时,用来计算电源电动势和内阻的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用_________、__________表示;用来计算定值电阻R0的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用_________、__________表示。(填“U1、U2、I”或由它们组成的算式)
③若实验中的所有操作和数据处理无错误,实验中测得的定值电阻R0的值________(选填“大于”、“小于”或“等于”)其真实值。
(6分)
一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,进行了如下实验:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一个小钢球接触。当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示。让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为s。
(1)小刚球离开桌面时的速度大小为v=________,弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式为Ep=____________。
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
弹簧的压缩量x (cm) |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
3.50 |
小钢球飞行的水平距离s (m) |
2.01 |
3.00 |
4.01 |
4.96 |
6.01 |
7.00 |
由实验数据,可确定弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为( )(式中k为比例系数)
(A)Ep=kx (B)Ep=k (C)Ep=kx2 (D)Ep=k
如图所示,A、B均为半个绝缘正方体,质量均为m,在A、B内部各嵌入一个带电小球,A带电量为+q,B带电量为-q,且两个小球的球心连线垂直于AB接触面。A、B最初靠在竖直的粗糙墙上。空间有水平向右的匀强电场,场强大小为E,重力加速度为g。现将A、B无初速度释放,下落过程中始终相对静止,忽略空气阻力,则下列说法中正确的是 ( )
A.两物块下落的加速度大小均为g
B.两物块下落的加速度大小应小于g
C.A、B之间接触面上的弹力为零
D.B受到A的摩擦力作用,方向沿接触面向上
两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。设相距为l,电荷量分别为+q和-q的点电荷构成电偶极子。如图物6所示,取二者连线方向为y轴方向,中点O为原点,建立如图所示的xOy坐标系,P点距坐标原点O的距离为r(r>>l),P、O两点间连线与y轴正方向的夹角为θ,设无穷远处的电势为零,P点的电势为φ,真空中静电力常量为k。下面给出φ的四个表达式,其中只有一个是合理的。你可能不会求解P点的电势φ,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,φ的合理表达式应为 ( )
A. B.
C. D.
如地球质量M可由表达式求出,式中G为引力常量,的单位是m/s,是的幂次,c的单位是m/s2,以下判断正确的是 ( )
A.是同步卫星绕地球运动的速度,=4,c是地球表面重力加速度
B.是第一宇宙速度,=4,c是地球表面重力加速度
C.是赤道上物体的自转速度,=2,c是地球表而重力加速度
D.是月球绕地球运动的速度,=4,c是月球表面的自由落体加速度