(17分)如图所示,串联阻值为R的闭合电路中,边长为L的正方形区域abcd存在一个方向垂直纸面向外、磁感应强度均匀增加且变化率为的匀强磁场,abcd的电阻值也为R,其他电阻不计.电阻两端又向右并联一个平行板电容器.在靠近M板处由静止释放一质量为m、电量为+q的带电粒子(不计重力),经过N板的小孔P进入一个垂直纸面向内、磁感应强度为B的圆形匀强磁场,已知该圆形匀强磁场的半径为.求:
(1)电容器获得的电压;
(2)带电粒子从小孔P射入匀强磁场时的速度;
(3)带电粒子在圆形磁场中运动的轨道半径和它离开磁场时的偏转角.
(15分)如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成的S形轨道.光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略.粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h.从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为.已知小球质量m,不计空气阻力,求:
(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;
(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;
(3)小球从A至E运动过程中克服摩擦阻力做的功.
(12分)重庆某军工企业于2013年1月研制成功一种新材料做成的电阻丝,其电阻稳定性非常优良,几乎不随温度发生改变。工程技术员为了准确测定它的电阻率,进行了如下的测量.
(1)用螺旋测微器测量其直径如图所示,则d= mm;
(2)用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示,则 cm;
(3)用多用电表粗侧其电阻如图所示,则
(4)用伏安法测量导线的电阻,并要多次测量求其平均值,供选用的器材有:
电源E(电动势为4V); 电压表V(量程为3V,内阻约为2)
电流表 (量程为0.5mA,内阻约为1) 电流表(量程为0.6A,内阻约为10)
滑动变阻器R(最大阻值为20) 开关、导线若干.
①根据工程技术人员所设计的电路,电流表应选 ;
②在图中将选用的器材连成符合要求的实验电路(不得改动图中已画出的部分连线).
某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.
(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当:
① ;② ;
(2)该同学经正确操作得到如下图2所示的纸带,取连续的六个打的点A、B、C、D、E、F为计数点,测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.若打点的频率为f,则打E点时重物速度的表达式为: .
(3)若利用此装置测量当地的重力加速度,则= 。
如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角(),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计,NQ间接有一个阻值为R的电阻.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为r,当流过ab棒某一横截面的电量为q时,棒的速度大小为,则金属棒ab在这一过程中( )
A.加速度大小为
B.下滑位移大小为
C.产生的焦耳热为
D.受到的最大安培力大小为
我国北斗导航卫星系统已于2012年12月27日宣布组建成功,该系统可堪比GPS,为我国及其周边地区可以提供免费授时服务,到2020年,将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。现假设该系统中两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径为r,某时刻两颗工作卫星分别位于同一轨道上的A、B两位置(如图所示).若两卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计两卫星间的相互作用力,则以下判断错误的是( )
A.这两颗卫星的加速度大小相等,均为
B.卫星2向后喷气就一定能追上卫星1
C.卫星2由位置B运动到位置A所需的时间为
D.卫星2由位置B运动到位置A的过程中万有引力做功为零