(18分)如图甲所示,相距为L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO′为右边界匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计。在距边界OO′也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻r的金属杆ab。
(1)若金属杆ab固定在导轨上的初位置,磁场的磁感应强度在t时间内由B均匀减小到零,求此过程中电阻R上产生的电量q。
(2)若ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离,其速度—位移的关系图象如图乙所示(图中所示量为已知量)。求此过程中电阻R上产生的焦耳热Q1。
(3)若ab杆固定在导轨上的初始位置,使匀强磁场保持大小不变绕OO′轴匀速转动。若磁场方向由图示位置开始转过的过程中,电路中产生的焦耳热为Q2. 则磁场转动的角速度ω大小是多少?
(14分)在民航业内,一直有“黑色10分钟”的说法,即从全球已发生的飞机事故统计数据来看,大多数的航班事故发生在飞机起飞阶段的3分钟和着陆阶段的7分钟。飞机安全事故虽然可怕,但只要沉着冷静,充分利用逃生设备,逃生成功概率相当高,飞机失事后的90秒内是逃生的黄金时间。如图为飞机逃生用的充气滑梯,滑梯可视为斜面,已知斜面长L=8m,斜面倾斜角θ=37°,人下滑时与充气滑梯间动摩擦因数为=0.25。不计空气阻力,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8, 求:
(1)旅客从静止开始由滑梯顶端滑到底端逃生,需要多长时间?
(2)一旅客若以v0=4m/s的水平初速度抱头从舱门处逃生,当他落到充气滑梯上后没有反弹,由于有能量损失,结果他以v=3m/s的速度开始沿着滑梯加速下滑。该旅客以这种方式逃生与(1)问中逃生方式相比,节约了多长时间?
(9分)测量电阻有多种方法。(1)若用多用电表欧姆挡测电阻,下列说法中正确的是( )
A.测量电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
(2)若用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡电阻的伏安特性曲线.
A.电压表V1(量程6 V、内阻很大)
B.电压表V2(量程4 V、内阻很大)
C.电流表A(量程3 A、内阻很小)
D.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω、额定电流4 A)
E.小灯泡(2 A、5 W)
F.电池组(电动势E、内阻r)
G.开关一只,导线若干
实验时,调节滑动变阻器的阻值,多次测量后发现:若电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小。
①请将设计的实验电路图在图中补充完整.
②每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I,U1)、(I,U2),标到U-I坐标系中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图所示,则电池组的电动势E=________ V、内阻r=________ Ω.(结果均保留两位有效数字)
③在U-I坐标中两条图线在P点相交,此时滑动变阻器连入电路的阻值应为________ Ω,电池组的效率为________(此空填百分数,保留一位小数)。
(6分)为了测量木块与木板间动摩擦因数μ,某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置,让木块从倾斜木板上一点A由静止释放,位移传感器可以测出木块到传感器的距离.位移传感器连接计算机,描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律,如图乙所示。
(1)根据上述图线,计算0.4 s时木块的速度v=________ m/s,木块加速度a=________ m/s2(结果均保留两位有效数字)
(2)为了测定动摩擦因数μ,还需要测量的量是________(已知当地的重力加速度g)。
如图所示,半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,一带正电粒子以速度v1从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过t1时间射出磁场。另一相同的带电粒子以速度v2从距离直径AOB的距离为R/2的C点平行于直径AOB方向射入磁场,经过t2时间射出磁场。两种情况下,粒子射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角均为600.不计粒子受到的重力,则( )
A.v1: v2= B.v1: v2= C.t1 = t2 D. t1 > t2
正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图电路中,两板间有垂直纸面磁感应强度为B的匀强磁场,D为理想二极管(即正向电阻为0,反向电阻无穷大),R为滑动变阻器,R0为定值电阻。将滑片P置于滑动变阻器正中间,闭合电键S,让一带电质点从两板左端连线的中点N以水平速度v0射入板间,质点沿直线运动。在保持电键S闭合的情况下,下列说法正确的是( )
A.质点可能带正电,也可能带负电
B.若仅将滑片P向上滑动一段后,再让该质点从N点以水平速度v0射入板间,质点运动轨迹一定会向上偏
C.若仅将滑片P向下滑动一段后,再让该质点从N点以水平速度v0射入板间,质点依然会沿直线运动
D.若仅将两平行板的间距变大一些,再让该质点从N点以水平速度v0射入板间,质点运动轨迹会向下偏