(18分)如图甲所示,竖直面MN的左侧空间存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧无边界)。一个质量为m、电量为q的可视为质点的带正电的小球,以大小为v0的速度垂直于竖直面MN向右作直线运动。小球在t=0时刻通过电场中的P点,为使小球能在以后的运动中竖直向下通过D点(P、D间距为L,且它们的连线垂直于竖直平面MN,D到竖直面MN的距离DQ等于L/π),经过研究,可以在电场所在的空间叠加如图乙所示随时间周期性变化的、垂直纸面向里的磁场,设且为未知量。求:
(1)场强E的大小;
(2)如果磁感应强度B0为已知量,试推出满足条件t1的表达式;
(3)进一步的研究表明,竖直向下的通过D点的小球将做周期性运动。则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小,并在图中定性画出此时小球运动一个周期的轨迹。
(14分)传送皮带在生产生活中有着广泛的应用,一运煤传送皮带与水平面夹角为30°,以v=2m/s的恒定速度顺时针运行。现将一质量为10kg的煤块(视为质点)轻放于底端,经一段时间送到高2m的平台上,煤块与皮带间的动摩擦因数为μ=,取g=10m/s2 。求:(1)煤块从底端到平台的时间;(2) 带动皮带的电动机由于传送煤块多消耗的电能。
(9分)某同学为了测量电流表A1内阻的精确值,有如下器材:
电流表A1(量程300 mA,内阻约为5Ω);
电流表A2(量程600 mA,内阻约为1Ω);
电压表V(量程15 V,内阻约为3 kΩ);
滑动变阻器R1(0~5Ω,额定电流为1 A);
滑动变阻器R2(0~50Ω,额定电流为0.01A);
电源E(电动势3 V,内阻较小);
定值电阻R0 (5Ω);
单刀单掷开关一个、导线若干。
实验要求待测电流表A1的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能的减少误差。
(1)以上给定的器材中滑动变阻器应选 ;
(2)在答题卡的方框内画出测量A1内阻的电路原理图,并在图中标出所用仪器的代号;
(3)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则r1的表达式为r1 = ;上式中各符号的物理意义是 。
(6分)在做“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某—点(结点)并记下该点的位置;再将橡皮条的另一端系两根细绳,细绳的另一端都有绳套,用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条。
(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项,其中正确的是( )
A.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
B.两根细绳必须等长
C.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
E.在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的结点拉到用一个弹簧秤拉时记下的结
点位置
(2)某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2N ,两力的合力用F 表示,F1、F2与F 的夹角分别为θ1和θ2,关于F 1、F 2与F、θ1和θ2关系正确的有( )
A.F1=4 N B.F = 12 N C.θ1=45° D.θ1<θ2
一吊篮悬挂在绳索的下端放在地面上,某人站在高处将吊篮由静止开始竖直向上提起, 运动过程中,吊篮的机械能与位移的关系如图所示,其中段图像为直线,段图像为曲线,段图像为水平直线,则下列说法正确的是( )
A.在过程中,吊篮所受的拉力均匀增大
B.在过程中,吊篮的动能不断增大
C.吊篮在处的动能可能小于处的动能
D.在过程中,吊篮受到的拉力等于重力
如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为v,其F—v2图象如乙图所示。则( )
A.小球的质量为
B.当地的重力加速度大小为
C.v2 =c时,杆对小球的弹力方向向上
D.v2=2b时,小球受到的弹力与重力大小相等