(9分)如图所示,一竖直放置的绝热气缸,内壁竖直, 顶部水平,并且顶部安装有体积可以忽略的电热丝,在气缸内通过绝热活塞封闭着一定质量的气体,气体的温度为T0,绝热活塞的质量为m,横截面积为S0。若通过电热丝缓慢加热,使得绝热活塞由与气缸底部相距h的位置下滑至2h的位置,此过程中电热丝放出的热量为Q,已知外界大气压强为p0,重力加速度为g,并且可以忽略活塞与气缸壁之间的摩擦和气体分子之间的相互作用,求:
(i)在活塞下滑过程中,缸内气体温度的增加量△T;
(ii)在活塞下滑过程中,缸内气体内能的增加量△U。
(6分)下列说法正确的是_________(填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.对于一定质量的理想气体,体积不变时,温度越高,气体的压强就越大
B.对于一定质量的理想气体,当温度升高时,气体分子的平均动能增加
C.空调机既能致热又能致冷,说明热传递不存在方向性
D.分子势能随着分子距离的增大,逐渐减小
E.一定质量理想气体对外做功,内能不一定减少,但密度一定减小
(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。