(19分)一个质量m =0.1kg的正方形金属框,其电阻R=0.5Ω,金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上边与AB重合),由静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边CD平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与CD重合)。设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为s, 那么v2-s图像如图所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,取g=10m/s2
(1)根据v2-s图像所提供的信息,计算斜面的倾角θ和匀强磁场的宽度d
(2)计算匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)现用平行于斜面沿斜面向上的恒力F1作用在金属框上,使金属框从斜面底端CD (金属 框下边与CD重合)由静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后,平行斜面沿斜面向上的恒力大小变为F2,直至金属框到达斜面顶端(金属框上边与从AB重合)c试计算恒力 F1、F2所做总功的最小值? (F1、F2虽为恒力,但大小均未知) .
(17分)如图所示,一个3/4圆弧形光滑细圆管轨道ABC,放置在竖直平面内,轨道半径为R,在A点与水平地面AD相接,地面与圆心O等高,MN是放在水平面上长为3R、厚度不计的垫子,左端M正好位于点A。现将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处、管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力。
(1) 若小球从C点射出后恰好落到垫子的M端, 则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何?
(2) 欲使小球能通过C点落到垫子上,试计算小球离A点下落的最大高度?
(15分)按照我国整个月球探测活动的计划,在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后,将开展第二步“落月”工程。如图所示 假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I上运动,当运动到轨道 上的A点时,点火变轨进人椭圆轨道II,在到达轨道的近月点B时再次点火变轨,进入近月轨道III绕月球做圆周运动。求:
(1)飞船在轨道I上的运行速率;
(2)飞船在轨道III上绕月球运动一周所需的时间?
(9分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)
C. 电流表A (0-0.6A,内阻 0.1Ω) ;
D滑动变阻器R1(0-20Ω, 10A)
E.滑动动变阻器R2 (0-200Ω, 1A)
F.定值电阻R。(990Ω)
G. 开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了甲、乙两个参考实验电路,如图所示,其中合理的是______图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选_____。(填写器材前的字母代号)
(2)该同学根据(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出如图所示的I1-I2图线 (I1,为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可得被测电池的电动势E=_____V, , 内阻r=_____Ω.
(8分)在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中:
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有____。(填选项代号)
A.电压合适的交流电源 B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表 E.天平
(2)实验过程中,下列做法正确的是____
A.先接通电源,再使纸带运动 B.先使纸带运动,再接通电源
C.将接好纸的小车停在靠近滑轮处 D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 .
(3)a示为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻两计数点间都有四个点未画出,按时间顺序取O、1、2、3、4、5、6七个计数点,测出1、2、3、4、5、6各点到O点的鉅离如图所示(单位:cm)。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻小车的即时速度大小v=___m/s,小车的加速庚大小a=____m/s2.(保留两位有效数字)
在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则
A.t =0.005s时线圈平面与磁场方向平行
B.t =0.010s时线圈的磁通量变化率最大
C.线圈产生的交变电动势频率为100HZ
D.线圈产生的交变电动势有效值为311V