(14分)特警队员从悬停在空中离地235米高的直升机上沿绳下滑进行降落训练,某特警队员和他携带的武器质量共为80 kg,设特警队员用特制的手套轻握绳子时可获得200 N的摩擦阻力,紧握绳子时可获得1000 N的摩擦阻力,下滑过程中特警队员不能自由落体,至少轻握绳子才能确保安全。g取10m/s2. 求:
(1)特警队员轻握绳子降落时的加速度是多大?
(2)如果要求特警队员在空中下滑过程中先轻握绳子加速下降,再紧握绳子减速下降,且着地时的速度等于5m/s,则下落时间是多少?
(8分)某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系。可用的器材如下:电源(电动势3V,内阻1Ω)、电键、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。
(1)实验中移动滑动变阻器滑片,得到了小灯泡的U-I图象如图a所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)根据图a,在图b中把缺少的导线补全,连接成实验电路(其中电流表和电压表分
别测量小灯泡的电流和电压)。
(3)若某次连接时,把AB间的导线误接在AC之间,合上电键,任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中,小灯泡可能获得的最小功率是 ________W(本小题若需要作图,可画在图a中,结果保留两位有效数字)。
(7分)某同学用如图所示装置“研究物体的加速度与外力关系”,他将光电门固定在气垫轨道上的某点B处,调节气垫导轨水平后,用重力为F的钩码,经绕过滑轮的细线拉滑块,每次滑块从同一位置A由静止释放,测出遮光条通过光电门的时间t。改变钩码个数,重复上述实验。记录的数据及相关计算如下表。
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
F/N |
0.49 |
0.98 |
1.47 |
1.96 |
2.45 |
t/(ms) |
40.4 |
28.6 |
23.3 |
20.2 |
18.1 |
t2/(ms)2 |
1632.2 |
818.0 |
542.9 |
408.0 |
327.6 |
6.1 |
12.2 |
18.4 |
24.5 |
30.6 |
(1)为便于分析F与t的关系,应作出 的关系图象,并在如图坐标纸上作出该图线。
(2)由图线得出的实验结论是 。
(3)设AB间的距离为s,遮光条的宽度为d,请你由实验结论推导出物体的加速度与外力的关系 。
如右图所示,N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大。下列说法正确的是
A.图示位置电流表的示数为0
B.R两端电压的有效值
C.一个周期内通过R的电荷量
D.交流电流表的示数
如图所示,竖直放置的平行金属导轨EF和GH两部分导轨间距为2L,IJ和MN两部分导轨间距为L。整个装置处在水平向里的匀强磁场中,金属杆ab和cd的质量均为m,可在导轨上无摩擦滑动,且与导轨接触良好。现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F,使其匀速向上运动,此时cd处于静止状态,则力F的大小为
A.mg B.2mg C.3mg D.4mg
(12分)静止在匀强磁场中的原子核,俘获一个速度为7.7×104 m/s 的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核,已知中子速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子速度为:2×104m/s,方向与中子速度方向相同,求:
(1)生成的新核是什么?写出核反应方程式。
(2)生成的新核的速度大小和方向。
(3)若α粒子与新核间相互作用不计,则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少?