(14分)请完成以下两小题。
(1)(6分)伽利略在《两种新科学的对话》一书中,讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题,提出了这样的猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动。同时他还运用实验验证了其猜想。某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。
①实验时,让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同耐关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定)。该探究方案利用量筒中收集的水量来测量 。
②下表是该小组测得的有关数据,其中s为滑块从斜面的不同位置由静止释放后沿斜面下滑的距离,y为相应过程中量筒中收集的水量。分析表中数据,根据 可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
s/m |
4.5 |
3.9 |
3.0 |
2.1 |
1.5 |
0.9 |
0.3 |
V/mL |
90 |
84 |
72 |
62 |
52 |
40 |
23.5 |
5.6×10-4 |
5.5×10-4 |
5.8×10-4 |
5.5×10-4 |
5.6×10-4 |
5.6×10-4 |
5.4×10-4 |
③本实验误差的主要来源有:距离s的测量有误差,水从水箱中流出不够稳定,还可能来源于 等。(写出一种即可)
(2)(8分)硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件。某同学利用图口所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系。图中R0=2Ω,电压表、电流表均可视为理想电表。
①用“笔画线”代替导线,将图b中的电路补充完整。
②实验一:
用一定强度的光照射硅光电池,闭合电键S,调节可调电阻的阻值,通过测量得到该电池的U—I曲线a(见图c)。则由图象可知,当电流小于200 mA时,该硅光电池的电动势为 V,内阻为 Ω。
③实验二:
减小光照强度,重复实验,通过测量得到该电池的U—I曲线b(见图c)。
当可调电阻R的阻值调到某值时,若该电路在实验一中的路端电压为1.5 V,则在实验二中可调电阻R的电功率为 mV(计算结果保留两位有效数字)。
如图所示,a、b、c、d是某匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点,ab=cd=L,ad=bc=2L,电场线与矩形所在平面平行。已知a点电势为20 V,b点电势为24 V,d点电势为12 V。一质子经过电场中的b点时速度为v0,v0方向与bc成45°角。一段时间后该质子经过电场中的c点。不计质子的重力。下列判断正确的是 ( )
A.a点电势低于c点电势
B.场强的方向由b指向d
C.质子从b运动到c,电势能减小了8 eV
D.质子从b运动到c,所用的时间为
如图甲所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上。一质量为m的小球,从距弹簧上端高h处由静止自由释放,在接触到弹簧后继续向下运动。若以小球开始下落的位置为原点,竖直向下建立坐标轴Ox,则小球的速度平方v2随坐标x的变化图象如图乙所示。其中OA为直线,并与平滑曲线ABC相切于A点;B点为曲线最高点。设小球的位置坐标为x,小球所受重力的瞬时功率为P,弹簧的弹性势能为EP。则下列判断正确的是( )
A.对应于图乙A点:最大
B.对应于图乙B点:最大
C.对应于图乙B点:最小
D.对应于图乙C点:最大
如图所示,两平行虚线之间存在的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为L,金属圆环的直径也是L。圆环以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域。规定逆时针方向为圆环中感应电流i的正方向,圆环从左边界刚进入磁场处为位移x的起点。则下列图象中能表示圆环中感应电流i随其位移x变化关系的是 ( )
如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1:n2=6:1。交流电源电动势瞬时值表达式为V,不计交流电源的内阻。电阻,其电功率为P2=100W,则以下说法正确的是 ( )
A.R1的电功率为100W
B.R1两端的电压为100V
C.变压器原线圈两端电压的效值为120V
D.交流电源的输出功率等于变压器的输出功率
科学家观察到太阳系外某恒星有—行星,并测得该行星绕恒星运行一周所用的时间为1200年。行星与恒星的距离为地球到太阳距离的100倍。假定行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆形轨道。则利用以上数据可以求出的量有 ( )
A.行星与地球的质量之比 B.恒星与太阳的质量之比
C.恒星与太阳的密度之比 D.行星与地球的运行速度之比