通过α粒子散射实验 ( )
A.发现了电子 B.建立了原子的核式结构模型
C.爱因斯坦建立了质能方程 D.发现某些元素具有天然放射现象
(20分)如图所示,de和fg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨,导轨间距离为L,电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为E,内阻为r的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒ab水平放置于导轨下端e、g处,并与导轨始终接触良好。导体棒与金属导轨、电源、开关构成闭合回路,整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外。已知接通开关S后,导体棒ab由静止开始向上加速运动,求:
(1)导体棒ab刚开始向上运动时的加速度以及导体棒ab所能达到的最大速度;
(2)导体棒ab达到最大速度后电源的输出功率;
(3)分析导体棒ab达到最大速度后的一段时间△t内,整个回路中能量是怎样转化的?并证明能量守恒
(18分)如图甲所示,两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的交流电压u,金属板间电场可看做均匀、且两板外无电场,板长L=0.2m,板间距离d=0.1m,在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO′ 垂直,磁感应强度 B=5×10-3T,方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子的速度v0=105m/s,比荷=108C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视为恒定不变。求:
(1)带电粒子刚好从极板边缘射出时两金属板间的电压;
(2)带电粒子进入磁场时粒子最大速度的大小;
(3)证明:任意时刻从电场射出的带电粒子,进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为定值,并计算两点间的距离。
(16分)如图所示,一质量为0.99kg的木块静止在水平轨道AB的B端,水平轨道与半径为10m的光滑弧形轨道BC相切。现有一质量为10g的子弹以500m/s的水平速度从左边射入木块且未穿出。已知木块与水平轨道的动摩擦因数μ=0.5,g=10m/s2。求:
(1)子弹射入木块与木块获得的共同速率;
(2)子弹射入后与木块在圆弧轨道上升的最大高度;
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(18分)
(1)“测定某电阻丝的电阻率”实验
①实验中,用螺旋测微器测量一种电阻值很大的电阻丝直径,刻度位置如图所示,则电阻丝的直径是_ mm。
②用多用电表的欧姆档粗测这种电阻丝的阻值:
已知此电阻丝的阻值约为几十kΩ,下面给出的操作步骤中,合理的实验步骤顺序是:__ (填写相应的字母)。旋转选择开关其尖端应对准的欧姆档位是 ;根据表中指针所示位置,电阻丝的阻值约为__________Ω。
a.将两表笔短接,调节欧姆档调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度,而后断开两表笔
b.将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端,读出阻值后,断开两表笔
c.旋转选择开关S,使其尖端对准欧姆档的某一档位
d.旋转选择开关S,使其尖端对准交流500V档,并拔出两表笔
③用电流表和电压表精确测定此电阻丝的阻值,实验室提供下列可选用的器材:
电压表V(量程3V,内阻50kΩ)
电流表A1(量程200μA,内阻200Ω)
电流表A2(量程5mA,内阻20Ω)
电流表A3(量程0.6A,内阻1Ω)
滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)
电源E(电源电压为4V)
开关S、导线
a.在所提供的电流表中应选用 (填字母代号);
b.在虚线框中画出测电阻的实验电路;
④分别用L、d、RX表示电阻丝的长度、直径和阻值,则电阻率表达式为ρ= 。
(2)某学习小组的学生利用线圈、强磁铁、光电门传感器、电压传感器等器材,研究“线圈中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”。在探究线圈感应电动势E 与时间△t的关系时,他们把线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上,强磁铁和挡光片固定在运动的小车上,实验装置如图所示。当小车在轨道上运动经过光电门时,光电门会记录下挡光片的挡光时间△t,同时小车上的强磁铁插入线圈中,接在线圈两端的电压传感器记录线圈中产生的感应电动势E的大小(E近似看成恒定)。调节小车末端的弹簧,小车能够以不同的速度从轨道的最右端弹出。下表是小组同学进行多次测量得到的一系列感应电动势E和挡光时间△t。
次数 测量值 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
E/×10-1V |
1.16 |
1.36 |
1.70 |
1.91 |
2.15 |
2.75 |
2.92 |
3.29 |
△t/×10-3s |
9.20 |
7.49 |
6.29 |
5.61 |
5.34 |
4.30 |
3.98 |
3.42 |
①由实验装置可以看出,实验中每次测量在△t时间内磁铁相对线圈运动的距离都相同,这样可以实现控制__________不变;
②为了探究感应电动势E与△t的关系,请你根据表格中提供的信息提出一种处理数据的方案。(写出必要的文字说明)
矩形线框abcd放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强
度B随时间t变化的图象如图甲所示。设t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,则在0~4s时间内,图乙中能正确表示线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是(规定ab边所受的安培力方向向左为正)