(14分)如图,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P点和N、Q点间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡,在两导轨间efhg矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动。一电阻也为R、长度也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当棒ab刚处于磁场时两灯恰好正常工作,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。
(1)求磁场移动的速度υ0;
(2)求在磁场区域经过棒ab的过程中整个回路产生的热量Q;
(3)若取走导体棒ab,保持磁场不移动(仍在efhg矩形区域),而是均匀改变磁感应强度,为保证两灯都不会烧坏且有电流通过,试求磁感应强度减小到零的最短时间tmin。
(14分)如图,一个半径为R的半球形的碗固定在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。一根轻质细线跨在碗口上,线的两端分别系有小球A和B,当它们处于平衡状态时,小球A与O点的连线与水平线的夹角为60°。
(1)求小球A与小球B的质量比mA∶mB;
(2)现将A球质量改为2m、B球质量改为m,且开始时A球位于碗口C点,由静止沿碗下滑,当A球滑到碗底时,求两球总的重力势能改变量;(B球未碰到碗壁)
(3)在(2)条件下,当A球滑到碗底时,求B球的速度大小。
(12分)下表是一辆电动自行车的部分技术指标,其中额定车速是指电动自行车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。
额定车速 | 整车质量 | 载重 | 额定输出功率 | 电动机额定工作电压和电流 |
18km/h | 40kg | 80kg | 180W | 36V/6A |
请参考表中数据,完成下列问题 (g取10 m/s2):
(1)此电动机的电阻是多少?正常工作时,电动机的效率是多少?
(2)在水平平直道路上行驶过程中电动自行车受阻力是车重(包括载重)的k倍,试计算k的大小。
(3)仍在上述道路上行驶,若电动自行车满载时以额定功率行驶,当车速为2m/s时的加速度为多少?
(10分)如图,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积S=1.0×l0-3m2、质量m=2kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与气缸底部之间的距离l=36cm,在活塞的右侧距离其d=14cm处有一对与气缸固定连接的卡环。气体的温度t=27℃,外界大气压强p0=l.0×105Pa。现将气缸开口向上竖直放置 (g取10m/s2)
(1)求此时活塞与气缸底部之间的距离h;
(2)如果将缸内气体加热到600K,求此时气体的压强p。
(8分)某同学利用图(a)所示装置进行DIS实验来测绘小灯泡的U-I特性曲线,画出小灯泡的U-I特性曲线如图(b)。请完成下列问题:
(1)电路图(a)中“A传感器”是_________传感器,“B传感器”是_________传感器;
(2)由图(b)可知,小灯泡灯丝电阻的变化规律是:阻值随电流的增大而_____________;
(3)现将该小灯泡与一阻值为2Ω的定值电阻串联后接在电动势为3.0V,内阻为1Ω的电源两端,电路中的电流约为______________A。
(6分)图(a)为“用DIS描绘电场的等势线”的实验装置图,实验过程有如下操作步骤:
①将其中一个探针与导电纸上某一基准点接触,然后在导电纸上移动另一个探针,寻找若干个与此基准点的电势差为零的点,并将这些点压印在白纸上。
②在一块平整的木板上,自下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸,用图钉固定。
③取出白纸画出各条等势线。
④合上电键。
⑤在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极(图中A、B),并将两个电极分别与电源的正负极相连。
⑥重复步骤,找出其它4个基准点的等势点。
⑦用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。在两电极的连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置压印在白纸上。
(1)本实验的原理是利用导电纸上形成的_________场来模拟静电场;
(2)将每一步骤前的序号按正确的操作顺序填写:__________________;
(3)实验中,在两个电极的连线上选取间距相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,如图(b)所示,测得a、b两点间的电压为U1,b、c两点间的电压为U2,则U1______U2 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。