如图(a),小球甲固定于水平气垫导轨的左端,质量m=0.4kg的小球乙可在导轨上无摩擦地滑动,甲、乙两球之间因受到相互作用而具有一定的势能,相互作用力沿二者连线且随间距的变化而变化。现已测出势能随位置x的变化规律如图(b)中的实线所示。已知曲线最低点的横坐标x0=20cm,虚线①为势能变化曲线的渐近线,虚线②为经过曲线上某点的切线。
(1)将小球乙从x1=8cm处由静止释放,小球乙所能达到的最大速度为多大?
(2)假定导轨右侧足够长,将小球乙在导轨上从何处由静止释放,小球乙不可能第二次经过x0=20cm的位置?并写出必要的推断说明;
(3)若将导轨右端抬高,使其与水平面的夹角α=30°,如图(c)所示。将球乙从x2=6cm处由静止释放,小球乙运动到何处时速度最大?并求其最大速度;
(4)在图(b)上画出第(3)问中小球乙的动能Ek与位置x的关系图线。
如图(甲)所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个阻值为2Ω的定值电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒cd的电阻r=2Ω,导轨电阻不计,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T。若棒以1m/s的初速度向右运动,同时对棒施加水平向右的拉力F作用,并保持拉力的功率恒为4W,从此时开始计时,经过一定时间t金属棒的速度稳定不变,电阻R中产生的电热为3.2J,图(乙)为安培力与时间的关系图像。试求:
(1)金属棒的最大速度;
(2)金属棒速度为2m/s时的加速度;
(3)此过程对应的时间t;
(4)估算0~3s内通过电阻R的电量。
质量为m=0.5kg、可视为质点的小滑块,从光滑斜面上高h0=0.6m的A点由静止开始自由滑下。已知斜面AB与水平面BC在B处通过一小圆弧光滑连接。长为x0=0.5m的水平面BC与滑块之间的动摩擦因数μ=0.3,C点右侧有3级台阶(台阶编号如图所示),D点右侧是足够长的水平面。每级台阶的高度均为h=0.2m,宽均为L=0.4m。(设滑块从C点滑出后与地面或台阶碰撞后不再弹起)。
(1)求滑块经过B点时的速度vB;
(2)求滑块从B点运动到C点所经历的时间t;
(3)(辨析题)某同学是这样求滑块离开C点后,落点P与C点在水平方向距离x的:
滑块离开C点后做平抛运动,下落高度H=4h=0.8m,在求出滑块经过C点速度的基础上,根据平抛运动知识即可求出水平位移x。
你认为该同学解法是否正确?如果正确,请解出结果。如果不正确,请说明理由,并用正确的方法求出结果。
如图(1)所示,圆柱形气缸的上部有小挡板,可以阻止活塞滑离气缸,气缸内部的高度为d,质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。开始时活塞离底部高度为,温度为t1=27℃,外界大气压强为p0=1.0×l05Pa,现对气体缓缓加热。求:
(1)气体温度升高到t2=127℃时,活塞离底部的高度;
(2)气体温度升高到t3=387℃时,缸内气体的压强;
(3)在图(2)中画出气体从27℃升高到387℃过程的压强和温度的关系图线。
如图所示,为一气体温度计的结构示意图。储有一定质量理想气体的测温泡P通过细管与水银压强计左臂A相连,压强计右管B和C与大气相通。移动右管B可调节其水银面的高度,从而保证泡内气体体积不变。当测温泡P浸在冰水混合物中,大气压强相当于76cm高水银柱所产生的压强时,压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处。
(1)使用这种温度计,其刻度是____________的;(选填“均匀”、“不均匀”)
(2)刻度为7.6cm处所对应的温度为_____________℃;
(3)当大气压强增大到78cmHg时,将测温泡P浸在冰水混合物中,调节右管同时移动刻度尺,使压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处,但不改变其刻度,则测量值_____________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若从刻度上读出温度变化1℃,则实际温度变化___________℃。
在《测量电源的电动势和内电阻》的实验中。
(1)甲同学利用DIS实验系统进行测量,连接成如图(1)所示的电路。图中方框A是_____________传感器,方框B是_____________传感器。闭合电键前,滑动变阻器的滑动头P应位于_________端(选填“a”或“b”)。
(2)乙同学做实验时没有使用DIS系统,找到的电表量程有些偏小,于是他采用了如图(2)所示的电路进行测量。其中定值电阻R1的阻值为3Ω,R2的阻值为6Ω,滑动变阻器RP的最大阻值为20Ω,安培表和伏特表都为理想电表。调节滑动变阻器RP阻值的大小,记录多组U、I数据,画出了如图(3)所示的U-I图像,根据图像可计算出该电源的电动势为______________V,电源的内阻为______________Ω。