在物理学发展过程中,许多科学家做出了杰出贡献。下列说法正确的是
A.伽利略通过理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因
B.牛顿总结出了万有引力定律并测出了万有引力常量
C.安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
D.法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转现象,发现了电流的磁效应
(20分)如图所示,在空间中存在垂直纸面向里的场强为B匀强磁场,其边界AB、CD的宽度为d,在左边界的Q点处有一质量为m,带电量为负q的粒子沿与左边界成30o的方向射入磁场,粒子重力不计.求:
(1)带电粒子能从AB边界飞出的最大速度?
(2)若带电粒子能垂直CD边界飞出磁场,穿过小孔进入如图所示的匀强电场中减速至零且不碰到负极板,则极板间电压及整个过程中粒子在磁场中运动的时间?
(3)若带电粒子的速度是(2)中的倍,并可以从Q点沿纸面各个方向射入磁场,则粒子能打到CD边界的范围?
(18分)在水平地面上固定倾角为30°的光滑斜面,斜面的底端固定一个带有压力传感器的挡板P,质量均为1 kg的A、B两滑块,用劲度系数为k=100 N/m的轻弹簧相连,静止在光滑斜面上,现将另一质量为1 kg的滑块C,从斜面上某处静止释放,C滑下与B碰后粘合在一起,粘合体BC在斜面上运动的过程中,A滑块始终与P接触,当BC整体运动到斜面上最高点时,压力传感器显示压力最小值为0,g=10 m/s2,求:C刚释放时距B多远?
(16分)如图所示,两条相互平行的光滑金属导轨水平距离l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=5Ω的电阻,在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感应强度B=5T。一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v0=2m/s的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s2、方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好。求:
(1)从进入磁场到速度减为零的过程中通过电阻R的电荷量;
(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向;
(10分)测量一量程已知的电压表的内阻,器材如下:
A.待测电压表(量程3V,内阻约3KΩ)
B.电流表(量程3A,内阻为0.01Ω)
C.定值电阻(R=3KΩ,额定电流0.5A)
D.电池组(电动势略小于3V,内阻不计)
E.开关两只
F.导线若干
(1)为了能更准确的测出该电压表内阻的大小,请将你设计的实验电路图画在方框内。
(2)用你设计的电路进行实验时,需要直接测量的物理量有 和 ;用上述所测各物理量表示电压表内阻,其表达式应为Rv = ________ 。
(8分)某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律.让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即mv 2 = mgh.直接测量摆球到达B点的速度v比较困难.现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动,利用平抛的特性来间接地测出v.如图(a)中,悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出作平抛运动.在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹.用重锤线确定出A、B点的投影点N、M.重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐.用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律.已知重力加速度为g,小球的质量为m.
①根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为 cm.
②用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0 = .
③用测出的物理量表示出小球从A到B过程中,重力势能的减少量ΔEP = _,动能的增加量ΔEK= ____________.