(18分)如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直放在P、Q导轨上,导体棒ef与P、Q导轨间的动摩擦因数为μ。质量为M的正方形金属框abcd的边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,金属框a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框的上半部分处在磁感应强度大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动时计时,悬挂金属框的细线的拉力T随时间t的变化如图乙所示,求:
(1)t0时刻以后通过ab边的电流;
(2)t0时刻以后导体棒ef运动的速度;
(3)电动机牵引力的功率P。
(14分)如图所示,质量为m可看作质点的小球从静止开始沿斜面由点A滑到点B后,进入与斜面平滑连接的1/4竖直圆弧管道BC,管道出口为C,圆弧管道半径R=15cm,A、B的竖直高度差h=35cm,在紧靠出口C处有一水平放置且绕其水平轴匀速旋转的圆筒(不计筒皮厚度),筒上开有小孔D,筒旋转时小孔D恰好能经过出口C处。若小球射出C口时,恰好能接着穿过D孔,并且再从D孔向上穿出圆筒,小球返回后又先后两次向下穿过D孔而未发生碰撞,不计摩擦和空气阻力,问:
(1)小球到达C的速度vC为多少?
(2)圆筒转动的最大周期T为多少?
(3)在圆筒以最大周期T转动的情况下,要完成上述运动圆筒的半径R’必须为多少?
某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”,图中小车中可放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点针时器工作频率为50 Hz.
(1)实验的部分步骤如下:
①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线跨过定滑轮连接小车和钩码;
②将小车停在打点计时器附近,先 ,再 ,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点, ;
③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作。
(2)如图是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到0的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.
(3)在上述的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统, 做正功,
做负功.
(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv2=v2-v20),根据图线可获得的结论是 .要验证“动能定理”,还需要测量的物理量是摩擦力和 .
表1纸带的测量结果
测量点 |
S/cm |
v/(m·s-1) |
0 |
0.00 |
0.35 |
A |
1.51 |
0.40 |
B |
3.20 |
0.45 |
C |
|
|
D |
7.15 |
0.54 |
E |
9.41 |
0.60 |
质量为m的物体靠在圆筒内壁上,圆筒绕其竖直轴线转动,当角速度达到一定大小时,物体相对于圆筒静止,随圆筒做圆周运动。转动中物体始终相对于圆筒静止,物体受圆筒的静摩擦力为f,受圆筒的弹力为F,则( )
A.圆筒匀速转动和加速转动时都有f与mg大小相等
B.圆筒加速转动时f>mg
C.圆筒匀速转动时F大小不变,加速转动时F逐渐变大
D.圆筒匀速转动和加速转动时f对物体都不做功
一只排球在A点被竖直抛出,此时动能为20J,上升到最大高度后,又回到A点,动能变为12J,假设排球在整个运动过程中受到的阻力大小恒定,A点为零势能点,则在整个运动过程中,排球的动能变为10J时,其重力势能的可能值为( )
A.10J B.8J C. D.
如图所示,水平传送带A、B两端相距S=3.5m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。工件滑上A端瞬时速度VA=4 m/s,达到B端的瞬时速度设为VB,则( )
A.若传送带不动,则VB=3m/s
B.若传送带以速度V=4m/s逆时针匀速转动,VB=3m/s
C.若传送带以速度V=2m/s顺时针匀速转动,VB=3m/s
D.若传送带以速度V=2m/s顺时针匀速转动,VB=2m/s