(12分)如图甲所示,在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻,两导轨在同一平面内,质量为m=0.2kg,长为L=1.0m的导体棒ab垂直于导轨,使其从靠近电阻处由静止开始下滑,已知导体棒电阻为r=1Ω,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示.求:
(1)导轨平面与水平面间夹角θ
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)若靠近电阻处到底端距离为S=7.5m,ab棒在下滑至底端前速度已达5m/s,求ab棒下滑到底端的整个过程中,电阻R上产生的焦耳热.
(12分)如图所示是一个模拟风洞中的实验,空气压缩机在风洞可形成竖直向上的均匀气流。将一质量m=2kg的圆球套在与水平面成37°角的细直杆上,直杆固定不动,球内壁与杆间动摩擦因数μ=0.5,将此装置置于风洞中,气流可对球施加竖直向上的恒力F,某时刻由静止释放小球,经t=1s,小球通过的位移为S=0.5m.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求小球运动的加速度大小;
(2)求恒力F的大小;
(3)求运动1s内,小球机械能的变化量ΔE;
(12分)如图是过山车的部分模型图.模型图中光滑圆形轨道的半径R=8.1m,该光滑圆形轨道固定在倾角为α=37°斜轨道面上的Q点,圆形轨道的最高点A与P点平齐,圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接.现使小车(视作质点)从P点以一定的初速度沿斜面向下运动,已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ=10/81,不计空气阻力,取g=10m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8.若小车恰好能通过圆形轨道的最高点A处,问:
(1)小车在A点的速度为多大?
(2)小车在圆形轨道的最低点B时对轨道的压力为重力的多少倍?
(3)小车在P点的初速度为多大?
(14分)为测量某金属丝的电阻率,他截取了其中的一段,用米尺测出金属丝的长度L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表粗测其电阻约为R.
(1)该同学将米尺的0刻度线与金属丝的左端对齐,从图2甲中读出金属丝的长度L=______mm
(2)该同学用螺旋测微器测金属丝的直径,从图2乙中读出金属丝的直径D=_____mm.
(3)该同学选择多用电表“×10”档粗测金属丝的电阻,从图2丙中读出金属丝的电阻R=____Ω
(4)接着,该同学用伏安法尽可能精确地测出该金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率.实验室提供的器材有:
A.直流电源E(电动势4V,内阻不计)
B.电流表A1(量程0~3mA,内阻约50Ω)
C.电流表A2(量程0~15mA,内阻约30Ω)
D.电压表V1(量程0~3V,内阻10kΩ)
E.电压表V2(量程0~15V,内阻25kΩ)
F.滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)
G.滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
H.待测电阻丝Rx,开关、导线若干
要求较准确地测出其阻值,电流表应选_____,电压表应选______,滑动变阻器应选______.(用器材前的字母表示即可)
(5)在如图丁所示的实物上画出连线(部分线画划出)
(10分)如图所示是测量物块与木板间动摩擦因数的实验装置。长木板固定在水平桌面上,打点计时器固定在长木板上,纸带穿过打点计时器,与带滑轮的物块相连。沙桶和力传感器通过绕在滑轮上的细绳相连。调整沙桶的质量,当放开沙桶时,使物块在木板上做匀加速直线运动。(重力加速度为g,滑轮的质量和摩擦可以忽略)
(1)在某次测量中读出力传感器示数为F,为进一步测量动摩擦因数,下列物理量中还需测量的有______;
A.木板的长度L B.物块的质量m
C.沙桶的质量M D.运动的时间t
(2) 现在已求得物块的加速度为a,利用测得的物理量写出动摩擦因数的表达式μ=___________
(3)为使实验结果更精确,该同学改变沙桶的质量,重复以上实验操作,得到多组数据,以力传感器的示数F为横轴,以加速度a为纵轴建立直角坐标系,做出a-F图象,得到一条倾斜的直线,该直线的纵轴截距大小为b,当地的重力加速度g,则由图象可得动摩擦因数μ=_______.
滑块在粗糙的水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为2.0m/s,从此刻开始在滑块运动方向上施加大小不同方向相同的水平拉力F1、F2、F3,滑块运动图像如图所示,设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做功的平均功率分别为P1、P2、P3,在第3秒内水平拉力对滑块做功为W,则( )
A、0~2s内水平拉力对滑块做功为W/2
B、0~2s内水平拉力对滑块做功为W
C、F2>F3>F1 , F2=F3+F1
D、P1<P2<P3 , P3=P2+P1