(19分)如图所示,一固定斜面体,其斜边与水平底边的夹角,BC为一段光滑圆弧轨道,DE为半圆形光滑轨道,两圆弧轨道均固定于竖直平面内,一滑板静止在光滑的地面上,右端紧靠C点,上表面所在平面与两圆弧分别相切于C、D两点。一物块被轻放在斜面上F点由静止释放,物块离开斜面后恰好在B点沿切线进入BC段圆弧轨道,再经C点滑上滑板,滑板运动到D点时被牢固粘连。物块可视为质点,质量为m,滑板质量M=2m,DE半圆弧轨道和BC圆弧轨道的半径均为R,斜面体水平底边与滑板上表面的高度差,板长l=6.5R,板左端到D点的距离L在范围内取值,F点距A点的距离s=12.5R,物块与斜面、物块与滑板间的动摩擦因数均为,重力加速度取g。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(结果用字母m、g、R、L表示)
(1)求物块滑到A点的速度大小;
(2)求物块滑到C点时所受圆弧轨道的支持力的大小;
(3)试讨论物块从滑上滑板到离开左端的过程中,克服摩擦力做的功Wf与L的关系;并判断物块能否滑到DE轨道的中点。
(16分)如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一倾角的光滑绝缘斜面上,导轨间距L,导轨电阻忽略不计且足够长,一宽度为d的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度为B。另有一长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d(d <L)的正方形线框连在一起组成的固定装置,总质量为m,导体棒中通有大小恒为I的电流,将整个装置置于导轨上。开始时导体棒恰好位于磁场的下边界处,由静止释放后装置沿斜面向上运动,当线框的下边运动到磁场的上边界MN处时装置的速度恰好为零,之后装置将向下运动,然后再向上运动,经过若干次往返后,最终整个装置将在斜面上作稳定的往复运动。已知B=2.5T,I=0.8A,L=0.5m,m=0.04kg,d=0.38m,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)装置被释放的瞬间,导线棒加速度的大小;
(2)从装置被释放到线框下边运动到磁场上边界MN处的过程中,线框中产生的热量;
(3)装置作稳定的往复运动后,导体棒的最高位置与最低位置之间的距离。
(14分)在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在足够长的固定的水平长木板上,如图1所示。用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大,分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力Ff 随拉力F变化的图象,如图2所示。已知木块质量为0.78kg,取g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80。求:
(1)木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)若木块在与水平方向成斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2.0m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动,如图3所示,则拉力F的大小应为多大?
(3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,木块还能滑行多远?
(13分)某实验小组在对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现,里面除了一节1.5V的干电池外,还有一个方形的电池(层叠电池)。为了测定该电池的电动势和内电阻,实验室提供了下列器材:
A.电压表V(量程3V、15V)
B.安培表A(量程0.6A、3A)
C.滑动变阻器R(0~50Ω,4.5A)
D.定值电阻R0(阻值5Ω)
E.开关与导线若干
①该同学根据现有的实验器材,设计了如图1所示的电路,请按照电路图在图2上将实物连线补充完整。(层叠电池电动势约为9V)
②开关闭合前,将滑动变阻器的滑片P置于右端a点。
③下表为滑片从右端a点向左端h点移动过程中,逐次经过不同位置点时测得的U、I值。该同学将测得的数据在U—I坐标中描点连线,如图3所示。根据图线可求得该电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。
位置点 | a | b | c | d | e | f | g |
U/V | 9.0 | 9.0 | 6.0 | 5.5 | 5.0 | 4.5 | 4.0 |
I/A | 0.0 | 0.0 | 0.30 | 0.34 | 0.39 | 0.46 | 0.50 |
④从表中数据可判断在相邻位置点 之间电路一定存在故障(选填“ab”、“bc”、“cd”、“de”、“ef”或“fg”),并分析该处故障产生的原因是 。
(6分)利用下图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。
①某同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案。
a.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过,计算出瞬时速度v。
b.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过计算出瞬时速度v。
c.根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度v,测算出瞬时速度,并通过,计算得出高度h。
d.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v。
以上方案中只有一种正确,正确的是 。(填入相应的字母序号)
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力,使重锤获得的动能往往 它所减小的重力势能(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
③如果以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出v2/2-h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线,该直线的斜率是 。
某月球探测卫星先贴近地球表面绕地球做匀速圆周运动,此时其动能为Ek1,周期为T1;再控制它进行一系列变轨,最终进入贴近月球表面的圆轨道做匀速圆周运动,此时其动能为Ek2,周期为T2,若地球的质量为M1,月球的质量为M2,则为
A. B. C. D.