(20分)如图所示,直线MN上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子1以速度v1=v0从O点垂直射入磁场,其方向与MN的夹角=30o;质量为m、电荷量为+q的粒子2以速度也从O点垂直射入磁场,其方向与MN的夹角=60o。已知粒子l、2同时到达磁场边界的A、B两点(图中未画出),不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
(1)请画出粒子1和2在磁场中运动的轨迹;
(2)求两粒子在磁场边界上的穿出点A、B之间的距离d;
(3)求两粒子进入磁场的时间间隔t;
(4)若MN下方有一匀强电场,使两粒子在电场中相遇,其中的粒子1做匀加速直线运动。求电场强度E的大小。
(18分)如图所示,固定在水平地面上的工件,由AB和BD两部分组成,其中AB部分为光滑的圆弧,AOB=37o,圆弧的半径R=0.5m;BD部分水平,长度为0.2m,C为BD的中点。现有一质量m=lkg,可视为质点的物块从A端由静止释放,恰好能运动到D点。(g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)求:
(1)物块运动到B点时,对工件的压力大小;
(2)为使物块恰好运动到C点静止,可以在物块运动到B点后,对它施加一竖直向下的恒力F,F应为多大?
(3)为使物块运动到C点时速度为零,也可先将BD部分以B为轴向上转动一锐角,应为多大?(假设物块经过B点时没有能量损失)
(12分)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率P。步骤如下:
①游标卡尺测量其长度如图甲所示,可知其长度为mm;
②用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为mm;
③选用多用电表的电阻“×1”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图所示,则该电阻的阻值约为;
④为更精确地测量其电阻,可供选择的器材如下:
电流表A1(量程300mA,内阻约为2);
电流表A2(量程l50mA,内阻约为10);
电压表V1(量程lV,内阻r=1000);
电压表V2(量程l5V,内阻约为3000);
定值电阻R0=1000;
滑动变阻器R1(最大阻值5);
滑动变阻器R2(最大阻值l000);
电源E(电动势约为4V,内阻r约为1);
开关,导线若干。
为了使测量尽量准确,测量时电表读数不得小于其量程的,电压表应选 ,电流表应选,滑动变阻器应选。(均填器材代号)
根据你选择的器材,请在线框内画出实验电路图。
(18分)(1)(6分)某同学用如图甲的装置来研究牛顿第二定律。
①实验需用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合力,则除满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量外,还必须进行的操作是。
②如图乙是某次实验打出的一条纸带,O为起点,A、B、C为三个相邻的计数点,相邻计数点之间有四个点没有标出,有关数据如图所示,电源频率为50Hz。则小车的加速度a=m/s2,打B点时小车的速度vB=m/s。(以上结果均保留2位有效数字)。
如图所示,一定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为3m的重物,另一端系一质量为m、电阻为r的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计,磁感应强度为B0的匀强磁场与导轨平面垂直。开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,(忽略摩擦阻力,重力加速度为g),则
A.电阻R中的感应电流方向QF
B.重物匀速下降的速度
C.重物从释放到下降h的过程中,重物机械能的减少量大于回路中产生的焦耳热
D.若将重物下降h时的时刻记作t=0,速度记为v0,从此时刻起,磁感应强度逐渐减小,使金属杆中恰好不再产生感应电流,则磁感应强度B随时间t变化的关系式
如图甲所示,轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一小物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,拉力F与物体位移x的关系如图乙所示(g=10m/s2),则下列结论正确的是
A.物体在运动过程中处于超重状态
B.物体的质量为5kg
C.物体的加速度大小为5m/s2
D.物体从静止开始运动的过程中机械能的增加量等于F做的功