(18分)
如图甲所示,倾角θ =37°的粗糙斜面固定在水平面上,斜面足够长。一根轻弹簧一端固定在斜面的底端,另一端与质量m=1.0kg的小滑块(可视为质点)接触,滑块与弹簧不相连,弹簧处于压缩状态。当t=0时释放滑块。在0~0.24s时间内,滑块的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知弹簧的劲度系数N/m,当t=0.14s时,滑块的速度v1=2.0m/s。g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。弹簧弹性势能的表达式为(式中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)。求:
(1)斜面对滑块摩擦力的大小f;
(2)t=0.14s时滑块与出发点间的距离d;
(3)在0~0.44s时间内,摩擦力做的功W。
(10分)某物理“科技制作”小组装配一台小直流电动机,其额定电压5V,额定电流0.5A,线圈绕阻小于1。已知当电动机两端电压小于1V时,电动机不会发生转动。为了研究其在一定电压范围内,输出功率与输入电压的关系。请你帮助该小组完成该项工作。已知学校实验室提供的器材有:
直流电源E,电压6V,内阻不计;
小直流电动机M;
电压表V1,量程0~0.6V,内阻约3k;
电压表V2,量程0~6V,内阻约15k;
电流表A1,量程0~0.6A,内阻约1;
电流表A2,量程0~3A,内阻约0.5;
滑动变阻器R,0~10,2A;
电键S一只,导线若干。
①首先要比较精确测量电动机的线圈绕阻。根据合理的电路进行测量时,要控制电动机不转动,调节滑动变阻器,使电压表和电流表有合适的示数,电压表应该选 。若电压表的示数为0.1V,电流表的示数为0.2A,则内阻 ,这个结果比真实值偏 (选填“大”或“小”)。
②在方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图。(标明所选器材的符号)
③当电压表的示数为4.5V时,电流表示数如图所示,此时电动机的输出功率是 W。
(8分)某同学设计了如图所示的装置,来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。给定的实验器材有米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等。滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2。
①若利用上述实验器材和公式可以测量滑块在A、B间运动时的加速度。请你在给定的方框中设计一个记录两个物理量数据的表格,记录次数为5次。在表格中标明要测量的两个物理量。
②根据牛顿运动定律得到a与m的关系为:
当上式中的()保持不变时,a是m的一次函数。该同学想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算。为了保证实验中()不变,在改变m时,应将从托盘中取出的砝码置于 。
③实验得到a与m的关系如图所示, 由此可知μ= (取两位有效数字)
用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的直径。如图所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图,磁感应强度大小随时间的变化率(k<0),则
A.圆环具有扩张的趋势
B.圆环中产生逆时针方向的感应电流
C.圆环中感应电流的大小为krS/2ρ
D.图中a、b两点之间的电势差
由中国科学院、中国工程院两院院士评出的2012年中国十大科技进展新闻,于2013年1月 19日揭晓,“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接和“蛟龙”号下潜突破7000米分别排在第一、第二。若地球半径为R,把地球看做质量分布均匀的球体。“蛟龙”下潜深度为d,天宫一号轨道距离地面高度为h,“蛟龙”号所在处与“天官一号”所在处的加速度之比为
A. B.
C. D.
如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10:1,副线圈接有电压表、光敏电阻R(其阻值随光强增大而减小)、“12V、6W”的小灯泡D。电流表、电压表均为理想电表。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是
A.电压u的频率为100 Hz
B.电压表的示数为22V
C.照射R的光变弱时,电流表的示数变大
D.调节照射R的光强度,可以使灯泡D正常发光