如图所示,是某兴趣小组通过弹射器研究弹性势能的实验装置.半径为R的光滑半圆管道(管道内径远小于R)竖直固定于水平面上,管道最低点B恰与粗糙水平面相切,弹射器固定于水平面上.某次实验过程中,一个可看作质点的质量为m的小物块,将弹簧压缩至A处,已知A、B相距为L.弹射器将小物块由静止开始弹出,小物块沿圆管道恰好到达最髙点C.已知小物块与水平面间的动摩擦因素为μ,重力加速度为g,求:
(1)小物块到达B点时的速度vB及小物块在管道最低点B处受到的支持力;
(2)小物块在AB段克服摩擦力所做的功;
(3)弹射器释放的弹性势能Ep.
如图所示,在矩形区域abcd内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场矩形区域的边长ab=L,ad=3L.一粒子源处在ad边中点O,在t=0时刻粒子源垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与Od的夹角分布在0~180°范围内.已知在bc边能接受到的最早到达的粒子时间为t=t0,粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,求
(1)粒子在磁场中的运动周期T;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间.
如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电.改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化.
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图,并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义.
(2)a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;
b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件.
(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和.
图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路.
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω,满偏电流为1mA;R1和R2为阻值固定的电阻.若使用a和b两个接线柱,电表量程为3mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA.由题给条件和数据,可求出_____Ω,______Ω.
(2)现用—量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA.电池的电动势为1.5V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300Ω和1000Ω;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750Ω和3000Ω.则R0应选用阻值为Ω的电阻,R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器.
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻.图(b)中的为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路.则图中的d点应和接线柱(填“b”或“c”)相连.判断依据是:.
用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。
实验主要步骤:
①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
③以U为纵坐标,I为横坐标,做U–I图线(U、I都用国际单位);
④求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题:
(1)电压表最好选用__________;电流表最好选用_________。
A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ) B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω) D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)
(2)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______,r=______,代入数值可得E和r的测量值。
研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率.步骤如下:
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为______mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图2可知其直径为______cm;
(3)该同学想用伏安法测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R(阻值约为200欧)
电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω)
电流表A2(量程0~15mA,内阻约30Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约25 kΩ )
直流电源E(电动势3V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(阻值范围0~20kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
开关S、导线若干
电流表应用______,电压表应用______,滑动变阻器应用______(填所用器材的代号)