(15分)[物理——选修3-4]
(1)图1为一简谐波在t=0时刻的波形图,介质中x=4 m质点做简谐运动的表达式为y=4sin5πt,求该波的速度,并判断波的传播方向。
(2)半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图2所示,圆心为O,两条平行单色光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,光线1的入射点A为圆柱面的顶点,光线2的入射点为B,且,已知该玻璃对红光的折射率。求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O点的距离。若入射的是单色蓝光,则距离将比上面求得的结果大还是小?
(15分)[物理——选修3-3]
我国北方冬季需要对房间空气加热,设有一房面积为14m2,高为3m,室内空气通过房间缝隙与外界大气相通,开始时室内空气温度为10℃,通过加热变为20℃。
(1)已知空气的摩尔质量为29g/mol,标准状况下1mol气体的体积为22.4L,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023mol-1,试计算这个过程中有多少个空气分子从室内跑出。(结果保留2位有效数字)
(2)已知气体热运动的平均动能跟热力学温度成正比,即Ek=kT,空气可以看作理想气体,试通过分析、计算说明室内空气的内能随温度的升降如何变化。
(18分)如图所示,直线MN与水平线夹角为60°,其右侧有一垂直纸面向外的范围足够大的匀强磁场,磁感应强度为B;直线PQ垂直MN,且PQ与MN包围的空间有一匀强电场,电场方向平行于PQ。有一质量为m 电量为+q的带电粒子在纸面内以v0的水平初速度从A点飞入磁场,粒子进入磁场t0(t0未知)时间后立即撤除磁场,此时粒子未到达MN,之后粒子垂直MQ边界从C点(图中未画出)飞入电场;随后粒子再次通过C点。粒子在以上整个过程中所用总时间恰为此带电粒子在磁场中运动一周所需时间,粒子所受重力不计。试求:
(1)粒子在磁场中运动的时间t0
(2)匀强电场场强E的大小。
(14分)物块A(可以看成质点)静止在一斜面的底端,斜面倾角a =30°,斜面的长为L=1m,物块A与斜面之间的滑动摩擦因数,斜面固定在水平桌面上。用轻绳跨过斜面顶端的轻滑轮与物块A连接,滑轮与转轴之间的摩擦不计,开始绳刚好绷直,如图所示。若在绳的末端施一竖直向下的恒力F=12N拉绳,物块A由斜面底端到顶端经历的时间为1s。取重力加速度g=10m/s2。
(1)物块A的质量mA是多大?
(2)若物块A静止在斜面底端时,在绳的末端绕过定滑轮挂一质量为1.5kg的物块B由手托住(图中没画出),开始时绳也刚好绷直,则由静止松手后物块A从斜面底端到顶端时B的动能为多少?
(9分)在“测定金属的电阻率的”实验中,通过多用电表测得金属丝的阻值大约为100Ω。 现有以下器材:
A.电源E,电动势约为4.5V,内阻忽略不计;
B.电流表A1,量程0~40mA,内阻RA1约为4Ω;
C.电流表A2,量程0~40mA,内阻RA2为4Ω;
D.电压表V,量程0~15V,内阻RV为15kΩ;
E.定值电阻R0,阻值为50Ω;
F.滑动变阻器R,最大阻值为10Ω;
G.单刀单掷开关K,导线若干。
(1)要精确测量金属丝的阻值Rx,除A、F、G还需要的仪器有 (填选项代号)
(2)要求测量中尽量减少误差,试在虚线框中画出测量电路图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注);
(3)测量中某块电流表的读数为40 mA,若用到另一块电流表其读数为25mA,若用到电压表其读数为3V,则金属丝的阻值Rx=____________________。
(6分)某同学用游标卡尺测量一圆柱形工件的下部分的深度。该工件由上下两部分构成,其侧面如图所示,该工件的口径较小,只有深度尺能进入。第一次的测量示数如图甲,其读数为___________mm,第二次的测量示数如图乙,则该工件下部分的深度为_____________mm。