(14分)如图所示,风洞实验室中能模拟产生恒定向右的风力。质量的小球穿在长的直杆上并置于实验室中,球与杆间的动摩擦因数为0.5,当杆竖直固定放置时,小球恰好能匀速下滑。保持风力不变,改变固定杆与竖直线的夹角,将小球从O点静止释放。g取10m/s2,,,求:
(1)当时,小球离开杆时的速度大小;
(2)改变杆与竖直线的夹角,使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为0,求此时的正切值。
(9分)物理学习小组在测定某电源的电动势E和内阻r时,找来一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝ab替代滑动变阻器,设计了如图甲所示的实验,其中R0是阻值为2Ω的保护电阻,滑动片P与电阻丝始终接触良好。实验时闭合开关,调节P的位置,测得aP的长度x和对应的电压U、电流I数据,并分别绘制了如图乙所示的U I图象和如图丙所示的 x图象。
图乙 图丙
(1)由图乙可得电源的电动势E=________V;内阻r=________Ω。
(2)根据测得的直径可以算得电阻丝的横截面积S=0.12×10 6m2,利用图丙可求得电阻丝的电阻率ρ为________Ω·m,图丙中图象截距的物理意义是 。(以上结果均保留两位有效数字)
(3)此实验用了图象法处理数据优点是直观,但是不能减少或者消除 (填“偶然误差”或“系统误差”)。
(6分)某同学设计了以下的实验来验证机械能守恒定律:在竖直放置的光滑的塑料米尺上套一个磁性滑块m,滑块可沿米尺自由下落。在米尺上还安装了一个连接了内阻很大数字电压表的多匝线框A,线框平面在水平面内,滑块可穿过线框,如下图所示。把滑块从米尺的0刻度线处释放,记下线框所在的刻度h和滑块穿过线框时的电压U。改变h,调整线框的位置,多做几次实验,记录各次的h,U。
(1)如果采用图象法对得出的数据进行分析论证,用图线 (选填“U h”或“U 2 h”)更容易得出结论。
(2)影响本实验精确程度的因素主要是 (列举一点即可)。
如图,xOy平面的一、二、三象限内存在垂直纸面向外,磁感应强度B=1T的匀强磁场,ON为处于y轴负方向的弹性绝缘薄挡板,长度为9m,M点为x轴正方向上一点,OM=3m.现有一个比荷大小为可视为质点带正电的小球(重力不计)从挡板下端N处小孔以不同的速度向x轴负方向射入磁场,若与挡板相碰就以原速率弹回,且碰撞时间不计,碰撞时电量不变,小球最后都能经过M点,则小球射入的速度大小可能是( )
A.3m/s B.3.75m/s C. 4.5m/s D.5m/s
如图,水平的平行虚线间距为d=60cm,其间有沿水平方向的匀强磁场。一个阻值为R的正方形金属线圈边长l<d,线圈质量m=100g。线圈在磁场上方某一高度处由静止释放,保持线圈平面与磁场方向垂直,其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。不计空气阻力,取g=10m/s2,则( )
A.线圈下边缘刚进磁场时加速度最小
B.线圈进入磁场过程中产生的电热为0.6J
C.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中,电流均为逆时针方向
D.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中,通过导线截面的电量相等
如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与一弹性橡皮绳相连,橡皮绳的另一端固定在地面上的A点,橡皮绳竖直时处于原长h。让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中 (整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内)( )
A.橡皮绳的弹性势能一直增大
B.圆环的机械能先不变后减小
C.橡皮绳的弹性势能增加了mgh
D.橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大