在不久的将来,我国将发射一颗火星探测器“萤火一号”对火星及其周围的空间环境进行探测,已知火星质量与地球质量之比为p,火星半径与地球半径之比为q,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,则“萤火一号”环绕火星做圆周运动的最大速率为
A. B. C. D.
(20分)如图甲所示,竖直放置的金属板A、B中间开有小孔,小孔的连线沿水平放置的金属板C、D的中间线,粒子源P可以间断地产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子(初速不计),粒子在A、B间被加速后,再进入金属板C、D间偏转并均能从此电场中射出。已知金属板A、B间的电压UAB=U0,金属板C、D长度为L,间距d=L/3。两板之间的电压UCD随时间t变化的图象如图乙所示。在金属板C、D右侧有一个垂直纸面向里的均匀磁场分布在图示的半环形带中,该环带的内、外圆心与金属板C、D的中心O点重合,内圆半径Rl=L/3,磁感应强度B0=。已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期(电场变化的周期T未知),粒子重力不计。
(1)求粒子离开偏转电场时,在垂直于板面方向偏移的最大距离。
(2)若所有粒子均不能从环形磁场的右侧穿出,求环带磁场的最小宽度。
(3)若原磁场无外侧半圆形边界且磁感应强度B按如图丙所示的规律变化,设垂直纸面向里的磁场方向为正方向。t=T/2时刻进入偏转电场的带电微粒离开电场后进入磁场,t=3T/4时该微粒的速度方向恰好竖直向上,求该粒子在磁场中运动的时间为多少?
(16分)如图,绝缘水平地面上有宽L=0.4m的匀强电场区域,场强E = 6×105N/C、方向水平向左。不带电的物块B静止在电场边缘的O点,带电量、质量的物块A,在距O点s = 2.25m处以vo =5m/s的水平初速度向右运动,并与B发生碰撞,假设碰撞前后A、B构成的系统没有动能损失,A的质量是B的K(K>1)倍,A、B与地面间的动摩擦因数都为μ=0.2,物块均可视为质点,且A的电荷量始终不变,取g = 10m/S2。
(1)求A到达O点与B碰撞前的速度大小;
(2)求碰撞后瞬间A和B的速度大小;
(3)讨论K在不同取值范围时电场力对A做的功。
(14分) 中国首艘航母“瓦良格”号即将投入使用,航母服役将成为“中国军队全面推进军事现代化进程的重大转折点”。为了减少战斗机起飞时在甲板上加速的时间和距离,现代航母大多采用了蒸汽弹射技术.一架总质量M=5.0x103kg的战机如果采用滑行加速(只依靠自身动力系统加速),要达到vo=60m/s的起飞速度,甲板水平跑道的长度至少为120m。采用蒸汽弹射技术,战机在自身动力和持续的蒸汽动力共同作用下只要水平加速60m就能达到起飞速度。假设战机起飞过程是匀加速直线运动,航母保持静止,空气阻力大小不变,取g=l0m/s2。
(1)采用蒸汽弹射技术,求战机加速过程中加速度大小以及质量m=60kg的飞行员受到座椅作用力的大小。
(2)采用蒸汽弹射技术,弹射系统的弹力为多大?弹力在加速60m的过程中对战机做的功是多少?
(6分)某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,如图所示,图甲为实验装置简图。(交流电的频率为50 Hz)
(1)图乙为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2。(保留两位有效数字)
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_____________。
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( )
A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
(6分)有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示,某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验:
(1)测量该合金棒电阻的实物电路如图所示(相关器材的参数已在图中标出),该合金棒的电阻约为几个欧姆.图中有一处连接不当的导线是________(用标注在导线旁的数字表示)。
(2)改正电路后,通过实验测得合金棒的电阻R=6.72 Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd=13.3 Ω、RD=3.38 Ω.他发现:在误差允许范围内,电阻R满足R2=Rd·RD,由此推断该圆台状合金棒的电阻R=________。(用ρ、L、d、D表述)