(17分)如图所示,置于同一水平面内的两平行长直导轨相距,两导轨间接有一固定电阻和一个内阻为零、电动势的电源,两导轨间还有图示的竖直方向的匀强磁场,其磁感应强度.两轨道上置有一根金属棒MN,其质量,棒与导轨间的摩擦阻力大小为,金属棒及导轨的电阻不计,棒由静止开始在导轨上滑动直至获得稳定速度v。求:
(1)导体棒的稳定速度为多少?
(2)当磁感应强度B为多大时,导体棒的稳定速度最大?最大速度为多少?
(3)若不计棒与导轨间的摩擦阻力,导体棒从开始运动到速度稳定时,回路产生的热量为多少?
(14分)双星系统中两个星球A、B的质量都是m,A、B相距L,它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动。实际观测该系统的周期T要小于按照力学理论计算出的周期理论值,且,于是有人猜测这可能是受到了一颗未发现的星球C的影响,并认为C位于双星A.B的连线正中间,相对A、B静止,求:
(1)两个星球A、B组成的双星系统周期理论值;
(2)星球C的质量。
(10分)如图所示为气垫导轨的示意图.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过光电门G1、G2时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录.滑行器连同上面固定的条形挡光片的总质量为M,挡光片水平宽度为D,两光电门间距为s,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)用上述装置做“探究滑块的加速度与力的关系实验”.
①若M=0.4 kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是________.
A.m1=5 g B.m2=15 g C.m3=40 g D.m4=400 g
②在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为:____.(用Δt1、Δt2、D、s表示)
(2)若用上述装置做“探究恒力做功与滑块动能改变的关系”实验,需要直接测量的物理量是_______,探究结果的表达式是________.(用相应的符号表示)
(3)某学习小组还想用此装置来“验证机械能守恒定律”,需要验证的表达式_______ .
(6分)某实验小组设计了如图(a)的实验电路,通过调节电源可在原线圈中产生变化的电流,用磁传感器可记录原线圈中产生的磁场B的变化情况,用电压传感器可记录副线圈中感应电动势E的变化情况,二者的变化情况可同时显示在计算机显示屏上。某次实验中得到的B-t、E-t图像如图(b)所示。
(1)试观察比较这两组图像,可得出的定性结论是(请写出两个结论):
①__ ;②__
(2)该实验小组利用两组图像求出六组磁感应强度变化率(ΔB/Δt)和对应的感应电动势E的数据,并建立坐标系,描出的六个点如图(c)所示。请在图(c)中绘出E-ΔB/Δt的图线;
(3)在该实验中,若使用的副线圈的匝数为100匝,则由图线可求得该副线圈的横截面积为_______ cm2。
图中MN和PQ为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨,间距为L,电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,两端分别接阻值为2R的电阻R1和电容为C的电容器。质量为、电阻为R的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持良好接触。杆ab由静止开始下滑,在下滑过程中最大的速度为,整个电路消耗的最大电功率为P,则( )
A.电容器右极板带正电 B.电容器的最大带电量为
C.杆的最大速度等于 D.杆所受安培力的最大功率为
嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器,包括着陆器和玉兔号月球车。2013年12月2日1时30分,“嫦娥三号”探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射,首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。在接近月球时,嫦娥三号要利用自身的火箭发动机 点火减速,以被月球引力俘获进入绕月轨道。这次减速只有一次机会,如果不能减速到一定程度,嫦娥三号将一去不回头离开月球和地球,漫游在更加遥远的深空;如果过分减速,嫦娥三号则可能直接撞击月球表面。则下列说法正确的是( )
A.实施首次“刹车”的过程,将使得嫦娥三号损失的动能转化为势能,转化时机械能守恒
B.嫦娥三号被月球引力俘获后进入绕月轨道,并逐步由圆轨道变轨到椭圆轨道
C.嫦娥三号如果不能减速到一定程度,月球对它的引力将会做负功
D.嫦娥三号如果过分减速,月球对它的引力将做正功,撞击月球表面时的速度将很大