(18分)在平面直角坐标系的第一象限内存在一有界匀强磁场,该磁场的磁感应强度大小为B=0.1T,方向垂直于xOy平面向里,在坐标原点O处有一正离子放射源,放射出的正离子的比荷都为=1×106C/kg,且速度方向与磁场方向垂直。若各离子间的相互作用和离子的重力都可以忽略不计。
(1)如图甲所示,若第一象限存在直角三角形AOC的有界磁场,∠OAC=30°,AO边的长度l=0.3m,正离子从O点沿x轴正方向以某一速度射入,要使离子恰好能从AC边射出,求离子的速度大小及离子在磁场中运动的时间。
(2)如图乙所示,若第一象限存在一未知位置的有界匀强磁场,正离子放射源放射出不同速度的离子,所有正离子入射磁场的方向均沿x轴正方向,且最大速度vm=4.0×10 4m/s,为保证所有离子离开磁场的时候,速度方向都沿y轴正方向,试求磁场的最小面积,并在图乙中画出它的形状。
(14分)如图所示,水平轨道AB与竖直轨道CD用一光滑的半径R=0.5m的圆弧BC平滑连接,现有一物块从竖直轨道上的Q点由静止开始释放,已知QC间的长度R=0.5m,物块的质量m=0.2kg,物块与AB和CD轨道间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,求;
(1)物块下滑到水平面后,距离B点的最远距离s为多少?
(2)若整个空间存在一水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×106V/m,并使物块带电,带电量为q=+2.0×10-6C,所有接触面均绝缘,现使带电物块从水平面上的P点由静止开始释放(P点未在图中标出),要想使物块刚好能通过Q点,PB间的长度L为多少?
(3)在符合第二问的基础上,物块到达圆弧上C点时,对轨道的压力大小?
(8分)要精确测量一个直流电源的电动势和内电阻,给定下列实验器材:
A.待测电源(电动势约4.5V,内阻约2Ω)
B.电流表A1(量程0.6A,内阻为1Ω)
C.电压表V1(量程15V,内阻为3kΩ)
D.电压表V2(量程3V,内阻为2kΩ)
E.定值电阻R1=500Ω
F.定值电阻R2=1000Ω)
G.滑动变阻器R(阻值范围0~20Ω)
H.开关及导线
(1)该实验中电压表应选___________(填选项前面的序号),定值电阻应选________(填选项前面的序号)。
(2)在方框中画出实验电路图。
(3)若将滑动变阻器滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为Ⅰ,从理论上分析,电源电动势E和内电阻r间的关系式应为E=________。
(7分)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器。用天平测出A、B两物块的质量mA=300g、mB=100g,mA从高处由静止开始下落,mB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。图乙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个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知打点计时器计时周期为T=0.02s,则
(1)在打点0~5过程中系统动能的增量△EK=________J,系统势能的减小量△EP=________J,由此得出的结论是___________;(重力加速度g取9.8m/s2,结果保留三位有效数字)
(2)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度。若某同学作出-h图像如图,可求出当地的重力加速度g=_________ m/s2。
如图所示,相距为L的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一定值电阻R,整个装置被固定在水平地面上,整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两根质量均为m,电阻都为R,与导轨间的动摩擦因数都为μ的相同金属棒MN、EF垂直放在导轨上。现在给金属棒MN施加一水平向左的作用力F,使金属棒MN从静止开始以加速度a做匀加速直线运动,若重力加速度为g,导轨电阻不计,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。则下列说法正确的是
A.从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为t=
B.若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T,则此过程中流过电阻R的电荷量为q=
C.若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T,则金属棒EF开始运动时,水平拉力F的瞬时功率为P=(ma+μmg)aT
D.从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动的过程中,两金属棒的发热量相等
北京时间2013年12月2日凌晨1时30分,我国自行研制的常娥三号月球探测器在西昌卫星发射中心发射升空,并已于14日21时11分成功实施软着陆,这标志着我国成为世界第三个实现地外天体软着陆的国家,图示是常娥三号飞行的轨道示意图,变轨过程是先从地月转移轨道经过修正进入环月圆轨道,然后再通过近月制动进入环月椭圆轨道,则以下说法正确的是
A.常娥三号从地月转移轨道修正进入环月圆轨道过程中机械能守恒
B.常娥三号在环月圆轨道和环月椭圆轨道上运行时,在切点P处的加速度a相同
C.常娥三号在环月圆轨道上运行的周期比在环月椭圆轨道运行的周期大
D.常娥三号近月制动完毕关闭发动机后,向近月点运行的过程中,势能减少,动能增加,机械能增加