(12分)如图甲所示,一竖直面内的轨道是由粗糙斜面AB和光滑圆轨道BCD组成,AB与BCD相切于B点,C为圆轨道的最低点。将小物块(可看作质点)置于轨道ABC上离地面高为H处由静止下滑,可用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力FN。现将小物块放在ABC上不同高度处,让H从零开始逐渐增大,传感器测出小物块每次从不同高度处下滑到C点时对轨道的压力FN,得到如图乙两段直线PQ和QI,且IQ反向延长线与纵轴交点坐标值为5 N,g取10 m/s2。
则
(1)小物块的质量m为多少?
(2)若小物块由斜面上某点从静止开始运动,恰好能通过圆轨道最高点D,求小物块在C点对轨道的压力FN大小为多少?
(3)小物块在斜面上某点由静止开始运动,并能通过C点。某同学根据图象所给信息求出圆轨道半径R=2m,轨道BC部分所对应的圆心角为=60°。请你再结合图象所给的信息求出斜面对小物体的滑动摩擦力大小为多少?
(11分)如图所示,在足够长的两条平行金属导轨的左端接有一个定值电阻R0,两导轨间的距离L=0.5m,在虚线的区域内有与导轨平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.2T,虚线间的距离S=1.0m。完全相同的金属棒ab、cd与导轨垂直放置,两棒间用2.0m长的绝缘轻杆连接。棒与导轨间无摩擦,两棒电阻皆为r=0.3Ω,导轨电阻不计。已知R0=2r。现用一外力从图示位置水平向右拉cd棒,使两棒以v=5.0m/s的速度向右匀速穿过磁场区域。
求:(1)从cd棒刚进磁场到ab棒刚离开磁场的过程中通过ab棒的电流大小和方向;
(2)从cd棒刚进磁场到ab棒刚离开磁场的过程中拉力做的功;
(3)若cd棒刚进入磁场时将水平外力去掉,经一段时间cd棒出磁场,求此段时间内通过cd棒的电量。
(9分)某实验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的电流表测量多用电表“×1KΩ”挡对应电源的电动势和多用电表的内阻。
(1) 该小组采用图甲的电路进行实验,请根据图甲将图乙的实物图连接好。
(2)实验步骤如下:
a. 把多用电表的选择开关拨到欧姆档的“×1KΩ”位置,将红黑表笔 。
b.按照电路图连接好电路。
c.接通开关,调节滑动变阻器,读出 和 的数值并记录。
d.改变滑动变阻器的阻值,重新读数并记录。
e.根据实验原理列出表达式代入数值进行计算。
①将上述步骤补充完整:a. ;
c. 、
②实验原理表达式为(说明式中各个物理量的含义)
③右图是在某次实验欧姆表表盘示意图,欧姆表的读数为
(6分)用如图所示装置验证小球沿斜面运动的过程中机械能守恒。斜面的末端与水平桌面相切,小球从离桌面高h处由静止释放,小球离开桌面后落在水平地面上,此过程的水平位移用s表示,桌面高H。改变小球释放的位置,记录多组h、s值。
(1)若小球在运动的过程中机械能守恒,则h与s2间应满足的关系是__________
(2)某同学根据实验结果,画出了h―s2图象如上图所示。图象不过原点,并且随着s的增大图象有弯曲的迹象。下列关于产生这种现象的原因及改进措施的论述正确的是
a.小球与斜面和桌面间有摩擦,改用动摩擦因数更小的斜面和桌面
b.小球运动过程中受到空气阻力的作用,换用密度小一点的空心球进行实验
c.小球运动过程中受到空气阻力的作用,换用密度大一点的实心球进行实验
d.小球与斜面和桌面间有摩擦,在原基础上适当减小一下斜面的倾角
如图所示,平行金属导轨与水平面间的夹角为,导轨间距为,电阻不计,它与阻值为R的定值电阻相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为B。有一质量为m的导体棒从ab位置由静止平行于斜面向下运动,到达a′b′位置时的速度大小为v,滑行的距离为s,导体棒的电阻也为R,与导轨之间的动摩擦因数为,
A.上述滑动过程中导体棒受到的最大安培力为
B.上述滑动过程中导体棒做匀加速直线运动
C.上述滑动过程中由于电流做功产生的热量为
D.上述滑动过程中导体棒损失的机械能为mgs
图甲中的理想变压器的原副线圈匝数比为n1:n2=22:1,原线圈接如图乙所示的正弦交流电,此时电流表A1的读数为1.0A,已知电阻R=20Ω,电流表A1、A2和电压表V都是
理想电表,则
A.电压表的读数为 B.电流表A2的读数为1.0A
C.变压器的输入功率为220W D.副线圈产生的交流电频率为100Hz