伽利略在对自由落体运动的研究过程中,开创了如下框图所示的一套科学研究方法,其中方框2和4中的方法分别是
A.实验检验,数学推理
B.数学推理,实验检验
C.提出假设,实验检验
D.实验检验,合理外推
(14分)如图1所示,载流导体薄板处在垂直于电流方向的磁场中时,在垂直于电流和磁场的方向上会产生电势差,称为霍尔电压UH,这种现象称为霍尔效应。设图1中通过导体的电流为Is,垂直于薄板表面的磁场磁感应强度为B,自由电荷电荷量为q,单位体积内自由电荷的数量为n,薄板的厚度为d,宽度为b
(1)选用上述各量表示霍尔电压UH的值;
(2)技术上应用霍尔效应可以测量未知磁场的磁感应强度,这样的仪器叫做磁强计。
a.请在上问的基础上从原理上说明如何利用霍尔效应测量磁感应强度?
b.当待测磁场发生一很小变化时,测量仪器显示的值变化越大,就称其越灵敏。简要说明如何提高上述测量的灵敏程度?
(3)在一个很小的半导体薄片上,制作四个电极,就成了一个霍尔元件,图2所示的就是一种霍尔元件,将其与电压放大电路等辅助装置连接起来,就可以测量磁场的分布情况。当霍尔元件垂直轴线置于图3所示通电螺线管的正中央位置时,测得霍尔电压UH=72.0mV。已知正中央位置的磁感应强度B=2.4mT,图4为根据沿轴线逐点测量的实验结果绘制的图线,在靠近轴线的区域各处的磁感应强度都和轴线处相差不多。
技术上还常用测量通过小线圈的电荷量的方法探测磁场。若有匝数N=10,直径D=1cm,电阻R=1Ω的圆形线圈与可显示通过其电荷量的仪器相连,把它放在轴线上x=15cm处,然后急速地把它移到磁场外面,运动过程中保持线圈平面与轴线垂直,计算此过程通过它的电荷量。(结果保留两位有效数字)
(13分)如图所示,将小物体(可视为质点)置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的恒力F拉动纸板,拉力大小不同,纸板和小物体的运动情况也不同。若纸板的质量m1=0.1kg,小物体的质量m2=0.4kg,小物体与桌面右边缘的距离d=0.15m,已知各接触面间的动摩擦因数均为μ=0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2。求:
(1)当小物体与纸板一起运动时,桌面给纸板的摩擦力大小;
(2)拉力F满足什么条件,小物体才能与纸板发生相对滑动;
(3)若拉力作用0.3s时,纸板刚好从小物体下抽出,通过计算判断小物体是否会留在桌面上。
(9分)我国自主研制的北斗卫星导航系统包括5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星,将为全球用户提供高精度、高可靠性的定位、导航服务。
A为地球同步卫星,质量为m1;B为绕地球做圆周运动的非静止轨道卫星,质量为m2,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转周期为T0,地球表面的重力加速度为g。 求:
(1)卫星A运行的角速度; (2)卫星B运行的线速度。
(9分)如图所示,倾角为37°的斜面固定在水平地面上,一个质量为1kg的小物体(可视为质点)以8.0m/s的初速度由底端冲上斜面,已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2,sin37°=0.6,求:
(1)物体沿斜面向上运动时的加速度;
(2)若使物体不至滑出斜面,斜面的最小长度;
(3)物体再次回到斜面底端时的动能。
(8分)某同学用如图1所示的电路描绘一个标有“3V 0.25A”小灯泡的伏安特性曲线。他已选用的器材有:电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω);电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);电键一个、导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选择下面两种中的 (填数字代号)。
①滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A) ②滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
(2)在图2中他已经连接了一部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连线补充完整。
(3)闭合电键前滑动变阻器的滑片应该置于 端(选填“a”、“b”)。
(4)为了得到伏安特性曲线,他以电压表的读数U为横轴,以电流表的读数I为纵轴,将实验中得到的多组数据进行了描点,如图3所示,请你帮他完成I-U图像。
(5)由实验得到的伏安特性曲线可以看出小灯泡的电阻随电压的增大而 。
(6)如果将此小灯泡连入如图4所示电路,其中电源电动势为3V,电源内阻与保护电阻R0的总阻值为5Ω,定值电阻R的阻值为10Ω。开关S闭合后,通过小灯泡的电流是 A(保留两位有效数字)