(22分)如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v()垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求:
(1)速度最大的粒子自O点射入磁场至返回水平线POQ所用的时间。
(2)磁场区域的最小面积。
(20分)如图所示,水平传送带AB的右端与在竖直面内的用内径光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小.传送带的运行速度v0=4.0m/s,将质量m=1kg的可看做质点的滑块无初速地放在传送带的A端.已知传送带长度L= 4.0 m,离地高度h=0.4 m,“9”字全髙H= 0.6 m,“9”字上半部分圆弧半径R=0.1 m,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10 m/s2,试求:
(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间;
(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力;
(3)滑块从D点抛出后的水平射程。
(16分)有一段长为L,与水平面夹角为θ的斜坡路面,一质量为m的木箱放在斜坡底端,质量为4m的人想沿斜坡将木箱推上坡顶,人在地面无滑走动时,人与路面之间的摩擦力是静摩擦力,计算中可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取g,已知人与路面之间的动摩擦因数为,人是沿与斜坡平行的方向用力推木箱的,求:
(1)假设木箱与路面间无摩擦,人推着木箱一起以加速度a向上运动,人受到路面的摩擦力多大?
(2)若木箱与路面间的动摩擦因数也为,则人推木箱一起能获得的最大加速度大小是多少?
(3)若木箱与路面间的动摩擦因数也为,要将木箱由坡底运送到坡顶,人推木箱一起运动的最短时间是多少?
(10分)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水离子浓度低,电阻率大,一般电阻率≥200Ω·m的工业废水即达到排放标准)。如图甲所示为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左右两侧带有接线柱。容器内表面长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm。将水样注满容器后,进行以下操作:
(1)分别用多用电表欧姆挡的“×1k”、“× 100”两档 粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙所示,则所测水样的电阻约为 . Ω。
(2)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表(量程5mA,电阻R A为500Ω)
B.电压表(量程15 V,电阻R v约为10 kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1 A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请完成电路连接。
(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如表所示。
U/V |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
10.0 |
12.0 |
I/mA |
0.73 |
1.43 |
2.17 |
2.89 |
3.58 |
4.30 |
由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为 Ω·m。据此可知,所测水样 排放标准(填“达到”或 “没达到”)
(10分)某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律,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定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到的拉力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。
(1)为了尽量减小实验的误差,以下采取的措施中必要的是:
A.适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B.应使钩码总质量m远小于小车(加上传感器)的总质量M
C.定滑轮的轮轴要尽量光滑
D.先放手让小车运动起来,速度足够大之后再让打点计时器通电打点
(2)若交流电的频率为50Hz,则根据下图所打纸带的打点记录, 小车此次运动经B点时的速度vB= m/s,小车的加速度a= m/s2。
(3)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如下表:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
小车加速度a/m·s-2 |
1.95 |
1.72 |
1.51 |
1.25 |
1.00 |
0.75 |
0.50 |
0.30 |
小车质量m/kg |
0.25 |
0.29 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.71 |
1.00 |
1.67 |
/kg-1 |
4.00 |
3.45 |
3.03 |
2.50 |
2.00 |
1.41 |
1.00 |
0.60 |
请在在答题卷相应位置的坐标纸中完成实验次数5、6、7三个数据的描点,并画出a-图线,并由图线求出小车加速度a与质量倒数 之间的定量关系式是 .
如图所示,空间有竖直向下的匀强电场,电场强度为,在电场中处由静止下落一质量为、带电量为的小球(可视为质点)。在的正下方处有一水平弹性绝缘挡板(挡板不影响电场的分布),小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的倍(),而碰撞过程中小球的机械能不损失,即碰撞前后小球的速度大小不变,方向相反。设在匀强电场中,挡板处的电势为零,则下列说法正确的是
A.小球在初始位置处的电势能为
B.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度大于
C.小球第一次与挡板相碰后返回P点速度为0
D.小球第一次与挡板相碰后所能达到最大高度时的电势能小于