(10分)如图所示,一个开口向上的圆筒气缸直立于地面上,距缸底2L处固定一个中心开孔的隔板a,在小孔处装有一个能向下开启的单向阀门b,只有当上部压强大于下部压强时,阀门才开启.C为一质量与摩擦均不计的活塞,开始时隔板以下封闭气体压强为1.2p0 (p0为大气压强);隔板以上由活塞c封闭的气体压强为p0,活塞C与隔板距离为L.现对活塞c施加一个竖直向下缓慢增大的力F0设气体温度保持不变,已知F增大到F0时,可产生向下的压强为0.2p0,活塞与隔板厚度均可不计,(上下是相同的理想气体)求:
①当力缓慢增大到2F0时,活塞c距缸底高度是多少?
②当力缓慢增大到4F0时,缸内各部分气体压强是多少?
(5分)关于饱和汽的下列说法正确的是
A.一定温度下,饱和水蒸汽的密度是一定的
B.不同液体的饱和汽压在相同温度下是相同的
C.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关
D.理想气体状态方程对饱和汽也适用
(19分)
如图所示,真空室内竖直条形区域I存在垂直纸面向外的匀强磁场,条形区域Ⅱ(含I、Ⅱ区域分界面)存在水平向右的匀强电场,电场强度为E,磁场和电场宽度均为l且足够长,M、N为涂有荧光物质的竖直板。现有一束质子从A处连续不断地射入磁场,入射方向与M板成60°夹角且与纸面平行如图。质子束由两部分组成,一部分为速度大小为v的低速质子,另一部分为速度大小为3v的高速质子,当I区中磁场较强时,M板出现两个亮斑,缓慢改变磁场强弱,直至亮斑相继刚好消失为止,此时观察到N板有两个亮斑。已知质子质量为m,电量为e,不计质子重力和相互作用力,求:
(1)此时I区的磁感应强度;
(2)N板两个亮斑之间的距离。
(13分)
在某中学举办的智力竞赛中,有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目。要求制作一个装置,让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏。如果没有保护,鸡蛋最多只能从0.1 m的高度落到地面而不被摔坏。有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋,用A、B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋,A夹板和B夹板与鸡蛋之间的摩擦力均为鸡蛋重力的5倍。现将该装置从距地面4 m的高处落下,装置着地时间短且保持竖直不被弹起。g取10 m/s2,不考虑空气阻力,求:
(1)如果没有保护,鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏,其速度最大不能超过多少?
(2)如果使用该装置,鸡蛋夹放的位置离装置下端距离x至少为多少?
(9分)利用如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1、R2,电压表V(量程为3.0 V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99 Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
(1)测电阻R1的阻值:先闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变,再将S2切换到b,读出电压表的示数U2,则电阻R1的表达式为R1=_____________。
(2)若测得电阻R1=1.8 Ω,接着测电源电动势E和电阻R2的阻值。实验方法:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出图示的图线。则电源电动势E=________V,电阻R2=________Ω(保留2位有效数字)。
(6分)
在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器接在低压的交流电源上(频率为f),从实验打出的几条纸带中选出一条理想纸带,如图所示。选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测出A点与起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2。已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则:
(1)从起始点O开始到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为△Ep=____________,重锤动能的增加量为△Ek=____________。
(2)根据题设条件,还可利用重锤下落求出当地的重力加速度g=____________。经过计算可知,测量值比当地重力加速度的真实值要小,其主要原因是:__________________________________。