(18分)如图,区域I内有与水平方向成45°角的匀强电场E1,区域宽度为d 1,区域II内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E 2,区域宽度为d 2,磁场方向垂直纸面向里,电场方向竖直向下。一质量为m、带电量为q的微粒在区域I左边界的P点,由静止释放后水平向右做直线运动,进入区域II后做匀速圆周运动,从区域II右边界上的Q点穿出,其速度方向改变了60°,重力加速度为g ,求:
(1)区域I和区域II内匀强电场的电场强度E 1、E 2的大小?
(2)区域II内匀强磁场的磁感应强度B的大小。
(3)微粒从P运动到Q的时间有多长?
(14分)2014年12月14日,北京飞行控制中心传来好消息,嫦娥三号探测器平稳落月。嫦娥三号接近月球表面过程可简化为三个阶段:一、距离月球表面一定的高度以v=1.7km/s的速度环绕运行,此时,打开七千五百牛顿变推力发动机减速,下降到距月球表面H=100米高处时悬停,寻找合适落月点;二、找到落月点后继续下降,距月球表面h=4m时速度再次减为0;三、此后,关闭所有发动机,使它做自由落体运动落到月球表面。已知嫦娥三号着陆时的质量为1200kg,月球表面重力加速度g' 为1.6m/s2,月球半径为R,引力常量G,(计算保留2位有效数字)求:
(1)月球的质量(用g' 、R 、G字母表示)
(2)从悬停在100米处到落至月球表面,发动机对嫦娥三号做的功?
(3)从v=1.7km/s到悬停,若用10分钟时间,设轨迹为直线,则减速过程的平均加速度为多大?若减速接近悬停点的最后一段,以平均加速度在垂直月面的方向下落,求此时发动机的平均推力为多大?
(7分)为确定某电子元件的电气特性,做如下测量。
(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻档测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择____倍率的电阻档(填:“×10”或“×1k”),并____再进行测量,之后多用表的示数如图(a)所示,测量结果为____Ω。
(2)某同学想精确测得上述待测电阻Rx的阻值,实验室提供如下器材:
A.电流表A1(量程50mA、内阻r1=10Ω)
B.电流表A2(量程200mA、内阻r2约为2Ω)
C.电流表A3(量程0.6A、内 阻r3约为O.2Ω) D.定值电阻R0=30Ω
E.滑动变阻器R(最大阻值约为10Ω) F.电源E(电动势为4V)
G.开关S、导线若干
回答:
①某同学设计了测量电阻Rx的一种实验电路原理如图所示, 为保证测量时电流表读数不小于其量程的1/3,M、N两处的电流表应分别选用:M为 ;N为 .(填器材选项前相应的英文字母)
②若M、N电表的读数分别为IM、IN,则Rx的计算式为Rx= .(用题中字母表示)
(8分)用如图实验装置验证m 1 、m 2组成的系统机械能守恒。m 2从高处由静止开始下落,m 1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知m 1= 50g 、m 2 =150g ,则(计算结果保留两位有效数字)
①在纸带上打下记数点5时的速度v = m/s;
②在记数点0~5过程中系统动能的增量△EK = J.为了简化计算,设g =10m/s2,则系统势能的减少量△EP = J;
③在本实验中,若某同学作出了图像,如右下图,h为从起点量起的长度,则据此得到当地的重力加速度g = m/s2。
如图所示,空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为B,圆台母线与竖直方向的夹角为θ,一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部。环中维持恒定的电流I不变,后圆环由静止向上运动,经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合,圆环全程上升的最大高度为H。已知重力加速度为g,磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.在时间t内安培力对圆环做功为mgH
B.圆环先做加速运动后做减速运动
C.圆环运动的最大速度为-gt
D.圆环先有扩张后有收缩的趋势
如图所示,倾角为θ的光滑斜面足够长,一物质量为m小物体,在沿斜面向上的恒力F作用下,由静止从斜面底端沿斜面向上做匀加速直线运动,经过时间t,力F做功为60J,此后撤去力F,物体又经过相同的时间t回到斜面底端,若以地面为零势能参考面,则下列说法正确的是( )
A.物体回到斜面底端的动能为60J
B.恒力F=2mgsinθ
C.撤出力F时,物体的重力势能是45J
D.动能与势能相等的时刻一定出现在撤去力F之后