(21分)有一倾角为θ的斜面,其底端固定一挡板M,另有三个木块A、B和C,它们的质量分别为,它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A放于斜面上并通过一轻弹簧与挡板M相连,如图所示.开始时,木块A静止在P处,弹簧处于自然伸长状态.木块B在Q点以初速度向下运动,P、Q间的距离为L.已知木块B在下滑过程中做匀速直线运动,与木块A相撞后立刻一起向下运动,但不粘连.它们到达一个最低点后又向上运动,木块B向上运动恰好能回到Q点.若木块A仍静放于P点,木块C从Q点处开始以初速度向下运动,经历同样过程,最后木块C停在斜面的R点,求:
(1)木块B与A相撞后瞬间的速度。
(2)弹簧第一次被压缩时获得的最大弹性势能Ep。
(3)P、R间的距离L′的大小。
(18分)“加速度计”作为测定运动物体加速度的仪器,已被广泛应用,图甲所示为应变式加速度计的原理图:支架AB固定在待测系统上,滑块穿在AB之间的水平光滑杆上,并用轻弹簧连接在A端,其下端有一活动臂可在滑动变阻器上自由滑动.随着系统沿水平方向做变速运动,滑块相对于支架将发生位移,并通过电路转换成电信号从电压表输出.已知电压表量程为8V,滑块质量m=0.1kg,弹簧劲度系数k=20N/m,电源电动势E=10V,内阻不计,滑动变阻器总电阻值R=40Ω,有效总长度l=8cm.当待测系统静上时,滑动触头P位于变阻器R的中点,取A→B方向为速度正方向。
(1)确定该加速度计测量加速度的范围。
(2)为保证电压表能正常使用,图甲电路中电阻R0至少应为多大?
(3)根据R0的最小值,写出待测系统沿A→B做变速运动时,电压表输出电压UV与加速度a的关系式.
(4)根据R0的最小值,将电压表盘上的电压刻度改成适当的加速度刻度,将对应的加速度值填入图乙中电压表盘的小圆内。
(15分)A、B分别为竖直固定光滑圆轨道的最低点和最高点。已知小球通过A点的速率为2 m/s,试求它通过B点速率的最小值。
(10分)现要测量某小量程电流表的内阻,其内阻在5Ω~8Ω之间,可选用的器材如下:
A.待测电流表A(量程10mA);
B.电压表V1(量程0.3V,内阻约500Ω);
C.电压表V2(量程3V,内阻约3kΩ);
D.滑动变阻器R1(最大电阻10Ω);
E.滑动变阻器R2(最大电阻5Ω);
F.定值电阻R3(阻值20Ω);
G.电源E(电动势3V);
H.开关S及导线苦干。
要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节。
①在方框内画出实验电路图并标明符号;
②电流表A内阻的表达式为:= ,式中各符号的物理意义为 。
(8分)某试验小组利用拉力传感器和打点计时器验证牛顿运动定律,实验装置如图。他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力F的大小;小车后面固定一打点计时器,通过拴在小车上的纸带,可测量小车匀加速运动的速度与加速度。若交流电的频率为10Hz,则根据下图所打纸带记录,小车此次运动经B点时的速度= ,小车的加速度= 。
如图a所示,物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧,整个系统静止放在光滑水平地面上,其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触,B物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定,在A离开挡板后,B物块的vt图如图b所示,则可知( )
A.在A离开挡板前,A、B系统动量守恒
B.在A离开挡板前,A、B与弹簧组成的系统机械能守恒,之后不守恒
C.弹簧锁定时其弹性势能为9J
D.A的质量为1kg,在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3J