(18分)如图(a)所示,平行金属板和间的距离为,现在、板上加上如图(b)所示的方波形电压,=0时板比板的电势高,电压的正向值为,反向值也为,现有由质量为的带正电且电荷量为的粒子组成的粒子束,从的中点以平行于金属板方向的速度不断射入,所有粒子不会撞到金属板且在间的飞行时间均为,不计重力影响。试求:
(1)粒子射出电场时的速度大小及方向;
(2)粒子打出电场时位置离点的距离范围;
(3)若要使打出电场的粒子经某一垂直纸面的圆形区域匀强磁场偏转后,都能到达圆形磁场边界的同一个点,而便于再收集,则磁场区域的最小半径和相应的磁感强度是多大?
(17分)如图甲所示,、为间距=0.5m足够长的粗糙平行导轨,⊥,导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角=37°,间连接有一个的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为.将一根质量为=0.05kg、内阻为的金属棒紧靠放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至处时刚好达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量=0.2C,且金属棒的加速度与速度的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与平行。(取=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)金属棒的内阻;(2)金属棒滑行至处的过程中,电阻上产生的热量。
(15分)两个质量都是=0.4kg的砂箱A、B并排放在光滑的水平桌面上,一颗质量为=0.1kg的子弹以=140m/s的水平速度射向,如图所示.射穿后,进入并同一起运动,测得、落点到桌边缘的水平距离=1∶2,求:
(1)沙箱离开桌面的瞬时速度;(2)子弹在砂箱、中穿行时系统一共产生的热量.
(12分)有一个额定电压为10V、额定功率在10~15W之间的用电器L(该用电器在电路中可用电阻符号表示),为了测定它的额定功率,现有下面器材可供选用:
A.电动势为3V、15V、50V的直流电源各一个(内阻均不计)
B.三种规格的滑动变阻器各一个:R1(规格为0~5Ω 3A)、R2(规格为0~15Ω 2A)、R3(规格为0~50Ω 1 A)
C.量程分别为0~0.6A、0~3A内阻可忽略的双量程直流电流表一只
D.量程为0~3V、内阻为2kΩ的直流电压表一只
E.阻值为r1=2kΩ、r2=6kΩ、r3=20kΩ的定值电阻各一个(实验中只能选用一个)
F.开关一个,导线若干
利用上述仪器,为使测量尽可能准确、方便,并使耗电功率最小,请回答:
①应该选择的滑动变阻器是 ,应该选择的电流表量程是 。
②在(2)图甲虚线框中画出测量电路图。
③若电表的指针如题6(2)图乙所示,由此可求得该用电器额定功率P=__ ___W(结果保留三位有效数字)。
(6分)为验证动能定理,某同学设计了如下实验.如(1)图所示.将一长直木板一端垫起,另一端侧面装 一速度传感器,让小滑块由静止从木板高处(从传感器所在平面算起)自由滑下至速度传感器时,读出滑块经过此处时的速度,多次改变滑块的下滑高度(斜面的倾角不变),对应的速度值记录在表中:
①要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立,该同学建立了纵轴表示的坐标系,你认为坐标系的横轴应该表示_______.
②已知当地重力加速度,若要求出滑块与木板间的动摩擦因数,还需测出___________(写出物理量及符号);计算滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为______________.
如图所示,水平传送带AB距离地面的高度为h,以恒定速率v0顺时针运行。甲、乙两相同滑块(视为质点)之间夹着一个压缩轻弹簧(长度不计),在AB的正中间位置轻放它们时,弹簧瞬间恢复原长,两滑块以相同的速率分别向左、右运动。下列判断正确的是
A.甲、乙滑块不可能落在传送带的左右两侧
B.甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧,但距释放点的水平距离一定相等
C.甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧,但距释放点的水平距离一定不相等
D.若甲、乙滑块能落在同一点,则摩擦力对甲乙做的功一定相等