（9分）如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝数n=100，线圈的总电阻r=0.20Ω，线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动，角速度ω＝100πrad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时π取3。
（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；
（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过
周期时间通过电阻R的电荷量。
（8分）如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于匀强磁场中。金属杆ab中通有大小为I的电流。已知重力加速度为g。
（1）若匀强磁场方向垂直斜面向下，且不计金属杆ab和导轨之间的摩擦，金属杆ab静止在轨道上，求磁感应强度的大小；
（2）若金属杆ab静止在轨道上面，且对轨道的压力恰好为零。试说明磁感应强度大小和方向应满足什么条件；
（3）若匀强磁场方向垂直斜面向下，金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。欲使金属杆ab静止，则磁感应强度的最大值是多大。
（8分）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为l=0.20m的绝缘轻线把质量为m=0.10kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为θ=37°。现将小球拉至位置A，使轻线水平张紧后由静止释放。g取10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：
（1）小球所受电场力的大小；
（2）小球通过最低点C时的速度大小；
（3）小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小。
（9分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，此外还有以下器材可供选择：
A．直流电源3V（内阻不计）
B．直流电流表0~300mA（内阻约为5Ω）
C．直流电流表0~3A（内阻约为0.1Ω）
D．直流电压表0~3V（内阻约为3kΩ）
E．滑动变阻器100Ω，0.5A
F．滑动变阻器10Ω，2A
G．导线和开关
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。
（1）实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ；（均填写仪器前的字母）
（2）在图所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图（虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，灯泡变亮）；
（3）根据实验数据，画出的小灯泡I-U图线如图所示。由此可知，当电压为0.5V时，小灯泡的灯丝电阻是 Ω；
（4）根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图中所给出的甲、乙、丙、丁图象中可能正确的是 。（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）
（6分）指针式多用电表是电路测量的常用工具。现用多用电表测量一个定值电阻的阻值（阻值约为一百多欧姆）。
（1）将红、黑表笔分别插入“+”、“−”插孔，接下来必要的操作步骤和正确的顺序是 。（请将必要步骤前的序号按正确的顺序写出）
①将选择开关旋转“×10”的位置；
②将选择开关旋转“×100”的位置；
③用两支表笔的金属部分分别接触电阻的两条引线；
④根据指针所指刻度和选择开关的位置，读出电阻的阻值；
⑤将两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”使指针指向“0Ω”。
（2）若正确测量时指针所指刻度如图10所示，则这个电阻阻值的测量值是 Ω。
（3）在使用多用电表测量电阻时，若双手捏住红、黑表笔金属部分，则测量结果将 。（选填“偏大”或“偏小”）
回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。回旋加速器的原理如图所示，D1和D2是两个正对的中空半圆金属盒，它们的半径均为R，且分别接在电压一定的交流电源两端，可在两金属盒之间的狭缝处形成变化的加速电场，两金属盒处于与盒面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中。A点处的粒子源能不断产生带电粒子，它们在两盒之间被电场加速后在金属盒内的磁场中做匀速圆周运动。调节交流电源的频率，使得每当带电粒子运动到两金属盒之间的狭缝边缘时恰好改变加速电场的方向，从而保证带电粒子能在两金属盒之间狭缝处总被加速，且最终都能沿位于D2盒边缘的C口射出。该回旋加速器可将原来静止的α粒子（氦的原子核）加速到最大速率v，使它获得的最大动能为Ek。若带电粒子在A点的初速度、所受重力、通过狭缝的时间及C口的口径大小均可忽略不计，且不考虑相对论效应，则用该回旋加速器( )
A．能使原来静止的质子获得的最大速率为
v
B．能使原来静止的质子获得的动能为
Ek
C．加速质子的交流电场频率与加速α粒子的交流电场频率之比为1：1
D．加速质子的总次数与加速α粒子总次数之比为2：1
