(9分)如图所示,一水平放置的薄壁气缸,由截面积不同的两个圆筒连接而成,质量均为m = 1.0 kg的活塞A、B用一长度为3 L = 30 cm、质量不计的轻细杆连接成整体,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A、B的面积分别为SA = 200 cm2和SB = 100 cm2,气缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体,A的左边及B的右边都是大气,大气压强始终保持为p0 = 1.0 × 105 Pa。当气缸内气体的温度为T1 = 500 K时,活塞处于图示位置平衡。问:
(i)此时气缸内理想气体的压强多大?
(ii)当气缸内气体的温度从T1 = 500 K缓慢降至T2 = 400 K时,活塞A、B向哪边移动?移动的位移多大?
(6分)关于热现象和热学规律,下列说法正确的是 (填入正确选项前的字母。选对一个给3分,选对两个给4分,选对三个给6分。每选错一个扣3分,最低得分为0分)
A.布朗运动表明,构成悬浮微粒的分子在做无规则运动
B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10 r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小
C.热量可以从低温物体传递到高温物体
D.物体的摄氏温度变化了1℃,其热力学温度变化了273 K
E.两个分子的间距从极近逐渐增大到10 r0的过程中,它们的分子势能先减小后增大
(16分)真空中有如图所示矩形区域,该区域总高度为2h、总宽度为4h,其中上半部分有磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场,下半部分有竖直向下的匀强电场,x轴恰为水平分界线,正中心恰为坐标原点O。在x = 2.5 h处有一与x轴垂直的足够大的光屏(图中未画出)。质量为m、电荷量为q的带负电粒子源源不断地从下边界中点P由静止开始经过匀强电场加速,通过坐标原点后射入匀强磁场中。粒子间的相互作用和粒子重力均不计。
(1)若粒子在磁场中恰好不从上边界射出,求加速电场的场强E;
(2)若加速电场的场强E为(1)中所求E的4倍,求粒子离开磁场区域处的坐标值;
(3)若将光屏向x轴正方向平移,粒子打在屏上的位置始终不改变,则加速电场的场强E′多大?粒子在电场和磁场中运动的总时间多大?
(14分)现代化的生产流水线大大提高了劳动效率,如下图为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图,它由传送带和转盘组成。物品从A处无初速、等时间间隔地放到传送带上,运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动(无相对滑动),到C处被取走装箱。已知A、B的距离L = 9.0 m,物品在转盘上与转轴O的距离R = 3.0 m、与传送带间的动摩擦因数μ1 = 0.25,传送带的传输速度和转盘上与O相距为R处的线速度均为v = 3.0 m/s,取g = 10 m/s2。问:
(1)物品从A处运动到B处的时间t;
(2)若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等,则物品与转盘间的动摩擦因数μ2至少为多大?
(3)若物品的质量为0.5 kg,每输送一个物品从A到C,该流水线为此至少多做多少功?
(12分)实际电流表有内阻,测量电流表G1的内阻r1采用如图甲所示的电路。可供选择的器材如下:
①待测电流表G1:量程为0 ~ 5 mA,内阻约为300 Ω
②电流表G2:量程为0 ~ 10 mA,内阻约为40 Ω
③定值电阻R1:阻值为10 Ω
④定值电阻R2:阻值为200 Ω
⑤滑动变阻器R3:阻值范围为0 ~ 1000 Ω
⑥滑动变阻器R4:阻值范围为0 ~ 20 Ω
⑦干电池E:电动势约为1.5 V,内阻很小
⑧电键S及导线若干
(1)定值电阻R0应选 ,滑动变阻器R应选 。(在空格内填写序号)
(2)用笔画线代替导线,按图甲要求,在图乙中连接实物图。
(3)实验步骤如下:
①按电路图连接电路(为电路安全,先将滑动变阻器滑片P调到左端)
②闭合电键S,移动滑片P至某一位置,记录G1和G2的读数,分别记为I1和I2;
③多次移动滑动触头,记录各次G1和G2的读数I1和I2;
④以I1为纵坐标,I2为横坐标,作出相应图线,如图丙所示。
⑤根据I1-I2图线的斜率k及定值电阻R0,得到待测电流表G1的内阻表达式为r1 = 。(用k、R0表示)
(4)若测定G1表的内阻r1为290 Ω,用它改装成如图丁的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或分度值)不同的档位。1、2两个档位为电流表档位,其中的大量程是小量程的10倍。
①关于此多用表,下列说法正确的是:
A.当转换开关S旋到位置4时,是电阻档
B.当转换开关S旋到位置6时,是电压档
C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大
D.A表笔为红表笔,B表笔为黑表笔
②图中的电源 E′ 的电动势为9.0 V,当把转换开关S旋到位置4,在AB之间接900 Ω电阻时,表头G1刚好半偏。已知之前的操作顺序和步骤都正确无误。则R5 = Ω,R6 = Ω。
(5分)如图所示,上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处,轨道的末端水平,上轨道可上下平移,在两轨道相对于各自轨道末端高度相同的位置上各安装一个电磁铁,两个电磁铁由同一个开关控制,通电后,两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B,断开开关,两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后,A球做平抛运动,B球进入一个光滑的水平轨道,则:
(1)B球进入水平轨道后将做________________运动;改变上轨道的高度,多次重复上述实验过程,总能观察到A球正好砸在B球上,由此现象可以得出的结论是: 。
(2)某次实验恰按图示位置释放两个小球,两个小球相碰的位置在水平轨道上的P点处,已知固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为9 cm,则可计算出A球刚达P点时的速度大小为 m/s。(g取10 m/s2,结果保留两位有效数字)