(18分)如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。y<0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B;在第一象限的空间内有与x轴平行的匀强电场(图中未画出);第四象限有与x轴同方向的匀强电场;第三象限也存在着匀强电场(图中未画出)。一个质量为m、电荷量为q的带电微粒从第一象限的P点由静止释放,恰好能在坐标平面内沿与x轴成θ=30°角的直线斜向下运动,经过x轴上的a点进入y<0的区域后开始做匀速直线运动,经过y轴上的b点进入x<0的区域后做匀速圆周运动,最后通过x轴上的c点,且Oa=Oc。已知重力加速度为g,空气阻力可忽略不计。求:
(1)微粒的电性及第一象限电场的电场强度E1;
(2)带电微粒由P点运动到c点的过程中,其电势能的变化量大小;
(3)带电微粒从a点运动到c点所经历的时间。
(14分)2012年11月,我国舰载机在航母上首降成功。设某一载舰机质量为m=2.5×104kg,速度为v0=42m/s,飞机将在甲板上以a0=0.8m/s2的加速度做匀减速运动,着舰过程中航母静止不动。(sin530=0.8,cos530=0.6)
(1)飞机着舰后,若仅受空气阻力和甲板阻力作用,航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里;
(2)为了让飞机在有限长度的跑道上停下来,甲板上设置了阻拦索让飞机减速,同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况,飞机着舰时并不关闭发动机。图示为飞机勾住阻拦索后某一时刻的情景,此时发动机的牵引力大小F=1.2×105N,减速的加速度a1=20m/s2,此时阻拦索夹角=1060,空气阻力和甲板阻力保持不变,求此时阻拦索承受的张力大小。
(7分)研究性学习小组围绕一个量程为30mA的电流计展开探究。
(1)为测量该电流计的内阻,同学甲设计了如图(a)所示电路。图中电源电动势未知,内阻不计。闭合开关,将电阻箱阻值调到20Ω时,电流计恰好满偏;将电阻箱阻值调到 95Ω时,电流计指针指在如图(b)所示位置,则电流计的读数为 mA。由以上数据可得电流计的内阻Rg= Ω。
(2)同学乙将甲设计的电路稍作改变,在电流计两端接上两个表笔,如图(c)所示,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转换为电阻刻度:闭合开关,将两表笔断开,调节电阻箱,使指针指在“30mA”处,此处刻度应标阻值为 Ω(填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电流刻度。则“10mA”处对应表笔间电阻阻值为 Ω。
若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻变大不能忽略,电动势不变,但将两表笔断开,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果与原结果相比将_________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(8分)某小组用图示器材测量重力加速度的大小。实验器材由底座带有标尺的竖直杆、光电计时器A和B、钢制小球和网兜组成。通过测量小球在A、B间不同位移时的平均速度,求重力加速度。
回答下列问题:
(1)实验中保持A不动,沿杆向下移动B,测量A、B之间的距离h及钢球经过该距离所用时间t,经多次实验绘出h/t与t关系图象如图所示。由图可知,重力加速度g与图象的斜率k的关系为g= ,重力加速度的大小为 m/s2;
(2)若另一小组用同样的实验装置,保持B不动,沿杆向上移动A,则 (选填“能”或“不能”)通过上述方法测得重力加速度;
(3)为减小重力加速度的测量误差,可采用哪些方法? (提出一条即可)。
如图所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k,一端固定在倾角为的斜面底端,另一端与物块A连接,物块B沿斜面叠放在物块A上但不黏连。物块A、B质量均为m,初始时两物块均静止。现用平行于斜面向上的拉力F拉动物块B,使B做加速度为a的匀加速运动,两物块在开始一段时间内的v-t图象如图乙所示(t1时刻A、B的图线相切,t2时刻对应A图线的最高点),重力加速度为g,则
A.A达到最大速度时的位移为
B.拉力F的最小值为
C.t1=时A、B分离
D.A、B分离前,A、B和弹簧系统机械能增加,A和弹簧系统机械能增加
图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,Ⓐ为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示,以下判断正确的是
A.线圈转动的角速度为50πrad/s
B.电流表的示数为10A
C.0.01s时线圈平面与磁感线平行
D.0.02s时电阻R中电流的方向自左向右