(18分)如图所示,水平设置的三条光滑平行金属导轨、、位于同一水平面上,与、与相距均为=1m,导轨间横跨一质量为=1kg的金属棒MN,棒与三条导轨垂直,且始终接触良好。棒的电阻=2Ω,导轨的电阻忽略不计。在导轨间接一电阻为R=2Ω的灯泡,导轨间接一理想电压表。整个装置放在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。现对棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始运动。试求:
(1)若施加的水平恒力F=8N,则金属棒达到稳定时速度为多大?
(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒达到稳定时的速度为1.5m/s,则水平外力的功率为多大?此时电压表读数为多少?
(3)若施加的水平外力使棒MN由静止开始做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,且经历=1s时间,灯泡中产生的热量为12J,试求此过程中外力做了多少功?
(14分)如图所示,在一次消防演习中,消防员练习使用挂钩从高空沿滑杆由静止滑下,滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴连接地O处,可将消防员和挂钩均理想化为质点,且通过O点的瞬间没有机械能的损失。AO长为=5m,OB长为=10m。两堵竖直墙的间距=11m。滑杆A端用铰链固定在墙上,可自由转动。B端用铰链固定在另一侧墙上。为了安全,消防员到达对面墙的速度大小不能超过6m/s,挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为=0.8。(=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)若测得消防员下滑时,OB段与水平方向间的夹角始终为37°,求消防员在两滑杆上运动时加速度的大小及方向;
(2)若B端在竖直墙上的位置可以改变,求滑杆端点A、B间的最大竖直距离。
(11分)某同学在研究性学习中充分利用打点计时器针对自由落体运动进行了如下三个问题的深入研究:
(1)当地的重力加速度是多少?
(2)如何测定物体下落过程中某一位置的速度?
(3)下落过程中机械能是否守恒?此同学依据以下问题设计了如下实验方案:
如图甲所示,将打点计时器(频率为)固定在铁架台上,先打开电源而后释放重物,重物带动纸带从静止开始下落,打出几条纸带并在其中选出一条比较理想的纸带如图乙所示。在纸带上取出若干计数点,其中每两个计数点之间有四个点未画出。
①所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需 (填字母代号)中的器材。
A.交流电源、天平及毫米刻度尺
B.交流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、毫米刻度尺及砝码
D.交流电源、天平及砝码
②计算当地重力加速度 。(用,、表示)
③为了提高实验的准确程度,该同学用图象法剔除偶然误差较大的数据,为使图线的斜率等于重力加速度,除做图象外,还可作 图象,其纵轴表示的是 ,横轴表示的是 。
④如图乙所示,打点计数点5时重物的速度 。(用、、、表示)
⑤该同学选择打计数点5时重物所在的位置为重力势能的零势能点后,若验证从计数点1至计数点5两点间重物的机械能守恒,其表达式为 。
(4分)关于多用电表的使用,下列操作正确的是
A.测电压时,应按图甲连接方式测量
B.测电流时,应按图乙连接方式测量
C.测电阻时,应按图丙连接方式测量
D.测二极管的正向电阻时,应按图丁连接方式测量
如图所示,电路中电源的电动势为E,内阻为,A为非理想电压表,B为静电计;两个平行板电容器的电容分别为和,将电键S闭合较长时间后,下列说法中正确的是
A.电压表的示数为零
B.电压表的示数等于电源电动势E
C.若将变阻器滑动触头P向右滑动,则电容器上带电量增大
D.若断开电键S,再增大电容器两极板间距离,则静电计指针张角也增大
如图所示,匀强磁场的边界为平行四边形ABCD,其中AC边与对角线BC垂直,一束电子以大小不同的速度沿BC从B点射入磁场,不计电子的重力和电子之间的相互作用,关于粒子在磁场中运动的情况,下列说法中正确的是
A.入射速度越大的粒子,其运动时间越长
B.入射速度越大的粒子,其运动轨迹越长
C.从AB边出射的粒子的运动时间都相等
D.从AC边出射的粒子的运动时间都相等