(13分) 某同学利用如图甲所示的实验装置来探究“物体的加速度与其质量、合外力间的关系”,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出。
完成下列填空:
(1)(4分)实验装置中的打点计时器的实物图如图乙所示,该种打点计时器的电源为 V的 电(填“交流”或“直流”)。
(2)(2分)在实验时某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步,他测得的图像可能是右图中的 (填“甲”“乙”“丙”)
(3)某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。他经过测量和计算得到打点计时器打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度,记录在下面的表格中。
①(2分) 计算打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的公式为vF= (用题目中的字母表示)
②(3分)根据上面得到的数据,以A点对应的时刻为t=0时刻,在坐标纸上作出小车的速度随时间变化的v-t图线;
③(2分)由v-t图线求得小车的加速度大小约为a = m/s2(结果保留两位有效数字)。
(20分)如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。y<0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B;在第一象限的空间内有与x轴平行的匀强电场(图中未画出);第四象限有与x轴同方向的匀强电场;第三象限也存在着匀强电场(图中未画出)。一个质量为m、电荷量为q的带电微粒从第一象限的P点由静止释放,恰好能在坐标平面内沿与x轴成θ=30°角的直线斜向下运动,经过x轴上的a点进入y<0的区域后开始做匀速直线运动,经过y轴上的b点进入x<0的区域后做匀速圆周运动,最后通过x轴上的c点,且Oa=Oc。已知重力加速度为g,空气阻力可忽略不计,求:
(1)微粒的电性及第一象限电场的电场强度E1;
(2)带电微粒由P点运动到c点的过程中,其电势能的变化量大小;
(3)带电微粒从a点运动到c点所经历的时间。
云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变。粒子的质量为m,带电量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得粒子运动的迹道半径为R,试求在衰变过程中的质量亏损(涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计)。
下面列出的是两个核反应方程式,X1和X2各代表某种粒子。
①Be+H→B+X1 ②U→Th+X2
则以下判断中正确的是( )
A.X1是电子,X2是α粒子 B.X1是中子,X2是质子
C.X1是质子,X2是中子 D.X1是中子,X2是α粒子
如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,波的传播速度v=2m/s,试求:
①x=4m处质点的振动函数表达式;
②x=5m处质点在0~4.5s内通过的路程s。
如图所示,a、b两束不同频率的单色光以45°的入射角射到玻璃砖的上表面上,入射点分别为A、B。直线OO?垂直玻璃砖与玻璃砖上表面相交于E点。A、B到E的距离相等。a、b两束光与直线OO?在同一平面内(即图中纸面内)。经过玻璃砖后,a、b两束光相交于图中的P点。则下列判断中正确的是
A.在真空中,a光的传播速度大于b光的传播速度
B.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度
C.同时增大入射角,则b光的出射光线先消失
D.对同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽