(18分)如图甲所示,两平行金属板A、B的板长和板间距离均为L(L=0.1m),AB间所加电压u=200sin100πtV,如图乙所示。平行金属板右侧L/2处有一竖直放置的金属挡板C,高度为13L/12并和A、B间隙正对,C右侧L处有一竖直放置的荧光屏S。从O点沿中心轴线OO/以速度v0=2.0×103m/s连续射入带负电的离子,离子的比荷q/m=3×104 C/kg,(射到金属板上的离子立即被带走,不对周围产生影响,不计离子间的相互作用,离子在A、B两板间的运动可视为在匀强电场中的运动。)离子打在荧光屏上,可在荧光屏中心附近形成一个阴影。π取3,离子的重力忽略。
(1)求荧光屏中心附近阴影的长度。
(2)为使从A极板右侧边缘打出的离子能到达屏的中点O/,可在挡板正上方一圆形区域加垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=T(圆心在挡板所在垂线上,图中未画出),求所加圆形磁场的面积和离子在磁场区域运动的时间。(计算结果全部保留二位有效数字)
(14分)一物块以一定的初速度沿斜面向上滑,利用速度传感器可以在计算机屏幕上得到其速度大小随时间变化的关系图像如图所示,g取10m/s2。求:
(1)物块向上滑行的最大距离S;
(2)斜面的倾角θ及物块与斜面间的动摩擦因数μ
(结果保留二位小数)。
(9分)采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时,由于电表因素带来了实验的系统误差。某研究性学习小组对此进行探究实验,设计出如图所示的测量电源电动势E和内电阻r的电路,E′是辅助电源,A、B两点间有一灵敏电流计G。
(1)请你补充实验步骤:
①闭合开关S1、S2,调节R和R′使得灵敏电流计G的示数为零,这时,A、B两点的电势φA、φB 的关系是φA φB(选填“>”、“<”或“﹦”),读出电流表和电压表的示数I1和U1,其中I1___ (选填“>”、“<”或“﹦”)通过电源E的电流。
②改变滑动变阻器R、R′的阻值,重新使得 ,读出 。
(2)由上述步骤中测出的物理量,可以得出电动势E表达式为_____、内电阻r的表达式 。
(3)该实验中E测____E真(选填“>”、“<”或“﹦”), r测___ r真(选填“>”、“<”或“﹦”)。
(6分)如图,为测量做匀加速直线运动小车的加速度,将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上,测得二者间距为d。
(1)当小车匀加速经过光电门时,测得两挡光片先后经过的时间Δt1和Δt2,则小车加速度a= 。
(2)(多选题)为减小实验误差,可采取的方法是( )
A.增大两挡光片宽度b
B.减小两挡光片宽度b
C.增大两挡光片间距d
D.减小两挡光片间距d
内壁光滑的环形凹槽半径为R,固定在竖直平面内,一根长度为R的轻杆,一端固定有质量为m的小球甲,另一端固定有质量为2m的小球乙,将两小球放入凹槽内,小球乙位于凹槽的最低点,如图所示.由静止释放后( )
A.下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能
B.下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能
C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D.杆从右向左滑回时,乙球一定能回到凹槽的最低点
如图甲所示,用一水平力F拉着一个静止在倾角为(的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图乙所示,g取10m/s2,根据图乙中所提供的信息可以计算出( )
A.物体的质量
B.斜面的倾角
C.物体能静止在斜面上所施加的最小外力
D.加速度为6 m/s2时物体的速度