(15分)如图所示的坐标系中,第一象限内存在与x轴成300角斜向下的匀强电场,电场强度E=400N/C;第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场,x轴方向的宽度OA=20cm,轴负方向无限大,磁感应强度B=1×10-4T.现有一比荷为=2×1011C/kg的正离子(不计重力),以某一速度v0从O点射入磁场,α=600,离子通过磁场后刚好从A点射出,之后进入电场.
(1)求离子进入磁场B的速度v0的大小;
(2)离子进入电场后,经多少时间再次到达x轴上;
(3)若离子进入磁场B后,某时刻再加一个同方向的匀强磁场使离子做完整的圆周运动,求所加磁场磁感应强度的最小值.
(14分)如图所示,足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内,导轨间距为l,b、c两点间接一阻值为R的电阻.ef是一水平放置的导体杆,其质量为m、有效电阻值为R,杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直·现用一竖直向上的力F拉导体杆,使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速直线运动,在上升高度为h的过程中,拉力做功为W,g为重力加速度,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用.求:
(1)导体杆上升到h时所受拉力F的大小;
(2)导体杆上升到h过程中通过杆的电量;
(3)导体杆上升到h过程中bc间电阻R产生的焦耳热.
(14分)某同学利用玩具电动车模拟腾跃运动.如图所示,AB是水平地面,长度为L=6m,BC是半径为R=12m的圆弧,AB、BC相切于B点,CDE是一段曲面.玩具电动车的功率始终为P=10W,从A点由静止出发,经t=3s到达B点,之后通过曲面到达离地面h=1.8m的E点水平飞出,落地点与E点的水平距离x=2.4m.玩具电动车可视为质点,总质量为m=1kg,在AB段所受的阻力恒为2N,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力.求:
(1)玩具电动车过B点时对圆弧轨道的压力:
(2)玩具电动车过E点时的速度;
(3)若从B点到E点的过程中,玩具电动车克服摩擦阻力做功10J,则该过程所需要的时间是多少?
(12分)冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意如图.比赛时运动员在投掷线AB处让冰壶以v0=2m/s的初速度向圆垒圆心O点滑出,已知圆垒圆心O到AB线的距离为30m,冰壶与冰面间的动摩擦因数为µ1=0.008(g取10m/s2).问:
(1)如果在圆垒圆心O有对方的冰壶,则能否将对方冰壶撞开?请通过计算说明理由.
(2)如果在圆垒圆心O有对方的冰壶,为了确保将对方冰壶撞开,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小,若用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至, µ2=0.004,则运动员用毛刷擦冰面的长度应大于多少米?
一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线,他们设计了如图所示的电路图.请回答下列问题:
(1)请将图中的实物连线按电路图补充完整.
(2)考虑电表内阻的影响,该元件电阻的测量值 _(选填“大于”、“等于”或“小于”) 真实值.
(3)在电路图中闭合开关S,电流表、电压表均有示数,但无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零.原因可能是图中的 (选填a、b、c、d、e、f)处接触不良.
(4)实验测得表格中的7组数据.请在坐标纸上作出该元件的I-U图线.
序号 | 电压/V | 电流/A |
1 | 0.00 | 0.00 |
2 | 0.40 | 0.02 |
3 | 0.80 | 0.05 |
4 | 1.20 | 0.12 |
5 | 1.60 | 0.20 |
6 | 2.00 | 0.3l |
7 | 2.40 | 0.44 |
(5)为了求元件Q在I-U图线上某点的电阻,甲同学利用该点的坐标I、U,由R=求得.乙同学作出该点的切线,求出切线的斜率k,由R=求得.其中 (选填“甲”、“乙”)同学的方法正确.
(1)下图中游标卡尺读数为 mm,螺旋测微器读数为 mm.
(2)某实验小组为探究加速度与力之间的关系设计了如图(a)所示的实验装置,用钩码所受重力作为小车所受的拉力,用DIS(数字化信息系统)测小车的加速度.通过改变钩码的数量,多次重复测量,可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图(b)所示.
①图线 是在轨道水平的情况下得到的(选填“I”或“II”)
②小车和位移传感器发射部分的总质量为 kg,小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力大小为 N.
(3)某同学用小车做“研究匀变速直线运动”实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有4个点没有画出来),如图所示,纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为50Hz.
该小车做匀变速直线运动的加速度a= m/s2,与纸带上D点相对应的瞬时速度v= m/s(答案均要求保留3位有效数字).