(14分)如图所示,长为l、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置,上端管口水平,且水平部分管口长度忽略不计,质量为m的小球可在直管内自由滑动,用一根轻质光滑细线将小球与另一质量为M的物块相连,M=3m。开始时小球固定于管底,物块悬挂于管口,小球、物块均可视为质点。将小球释放,小球在管口的转向过程中速率不变。试求:
(1)物块落地前瞬间的速度大小;
(2)小球做平抛运动的水平位移;(M落地后绳子一直松弛)
(3)有同学认为,若取M=km,则k足够大时,能使小球平抛运动水平位移的大小最大达到绳长l,请通过计算判断这种说法是否正确。
(7分)某同学对有故障的电热毯进行探究,图(a)是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接,图(b)为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表和电流表均可视为理想电表。
(1)断开K1,用测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U-I曲线如图(c)所示。可求得此电热线的电阻为 Ω。
测试点 | 3和3′ | 1和1′ | 1和3 | 1和2′ | 2′和3′ | |
电表指针有无偏转 | 电压表 | 有 | 有 | 无 | 有 | 无 |
电流表 | 无 | 有 | 有 | 无 | 有 |
(2)在答题卷虚线框内画出与图(b)对应的电路原理图。
(3)为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对图(a)中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在 (在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项)。
(8分)如图, “验证变力做功的动能定理”的实验装置放置在水平桌面上,两块磁铁分别安装于力传感器和小车对应位置,且同性磁极相对,两挡光片宽均为1cm。
(1)让小车向力传感器方向运动,挡光片a经过光电门传感器时测得此时小车速度v0,同时触发力传感器以及位移传感器工作,磁力对小车做 功(选填“正”或“负”),挡光片b(a、b间距为5cm)经过光电门时再次测得此时小车的速度vt,同时(实际有一定延时)触发传感器停止工作。
(2)计算机上显示出F-s图像,图像中的 即为此过程变力做功W。
(3)某同学测得小车及车上传感器、磁铁等总质量m=0.180kg,v0=0.341m/s,vt=0.301m/s,则小车动能的变化量ΔEk= J(保留两位有效数字),他选取如右图所示的选择区域后,计算机自动计算出变力做功W,发现W与ΔEk相差较大,其主要原因是 。
利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度。其中2为力敏传感器,3为数字电压表,5为底部长为L的线框。当外界拉力作用于力敏传感器的弹性梁上时,数字电压表上的读数U与所加外力F成正比,即U=KF,式中K为比例系数。用绝缘悬丝把线框固定在力敏传感器的挂钩上,并用软细铜丝连接线框与电源。当线框中电流为零时,输出电压为U0 ;当线框中电流为I时,输出电压为U ,则磁感应强度的大小为 ( )
A.
B.
C.
D.
在如图(a)所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合电键S,将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端,两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图(b)所示。则( )
A.图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线
B.电源内电阻的阻值为10Ω
C.电源的最大输出功率为3.6W
D.滑动变阻器R2的最大功率为0.9W
如图甲所示,静止在水平地面上的物体A,受到水平拉力F的作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面间的最大静摩擦力Ffm的大小与滑动摩擦力大小相等,则t1---t2时间内( )
A.t1时刻物块的速度为零
B.t2时刻物块的加速度最大
C.t3时刻物块的动能最大
D.t1~t3时间内F对物块先做正功后做负功