(18分)如图所示,在xOy平面中第一象限内有一点P(4,3),OP所在直线下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,OP上方有平行于OP向上的匀强电场,电场强度E=100V/m。一质量m=1×10-6kg,电荷量q=2×10-3C带正电的粒子,从坐标原点O以初速度v=1×103m/s垂直于磁场方向射入磁场,经过P点时速度方向与OP垂直并进入电场,在经过电场中的M点(图中未标出)时的动能为P点时动能的2倍,不计粒子重力。求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)O、M两点间的电势差;
(3)M点的坐标及粒子从O运动到M点的时间。
(14分)如图甲所示,“”形木块放在光滑水平地面上,木块水平表面AB粗糙,光滑表面BC与水平面夹角为θ=37°。木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器,当力传感器受压时,其示数为正值;当力传感器被拉时,其示数为负值。一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑,运动过程中,传感器记录到的力和时间的关系如图乙所示。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,求:
(1)斜面BC的长度;
(2)滑块的质量;
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功。
(9分)(1)为了测量电源的电动势和内阻,我们通常采用如图甲所示电路,请根据甲电路图连接实物图。
(2)由于电压表和电流表内阻的影响,采用甲电路测量存在系统误差,为了消除这一影响,某同学选择两块量程合适的电压表V1、V2,一个满足实验要求的电阻箱R和三个开关,并设计了如图乙所示的测量电路,进行了如下的主要测量步骤:
①闭合S2,断开S1、S3,记下V1和V2的示数U1和U2;
②断开S2、闭合S3,S1仍断开,调节电阻箱R,使电压表V2的示数仍为U2,读出电阻箱的阻值为R0;
③闭合S1、S2,断开S3,记下V1的示数;
请利用以上的测量物理量的字母写出电压表V1内阻表达式=______,该电源的电动势和内阻的测量值表达式E=______,r=______。
(16 分)如图甲,距离很近的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域,磁场范围很大,方向垂直纸面向里。在边界上固定两个等长的平行金属板A 和D ,两金属板中心各有-小孔S1、S2 ,板间电压的变化规律如图乙,正、反向最大电压均为U0 ,周期为T0 。一个质量为m、电荷量为+q的粒子在磁场中运动的周期也是T0 。现将该粒子在t=T0/4时刻由S1 静止释放,经电场加速后通过S2又垂直于边界进人右侧磁场区域,在以后的运动过程中不与金属板相碰。不计粒子重力、极板外的电场及粒子在两边界间运动的时间。
(1)求金属板的最大长度。
(2)求粒子第n次通过S2的速度。
(3)若质量m ’=13/12 m 电荷量为+q的另一个粒子在t = 0 时刻由S1静止释放,求该粒子在磁场中运动的最大半径。
(16 分)如图,长l =lm 、厚度h=0.2m 的木板A静止在水平面上,固定在水平面上半轻r=1.6m 的四分之一光滑圆弧轨道PQ ,底端与木板A相切与P点,木板与圆弧轨道紧靠在一起但不粘连。现将小物块B从圆弧上距P点高度H=0.8m 处由静止释放,已知A、B质量均为m = lkg,A与B间的动摩擦因数μ1=0.4,A与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,g 取10m/s2 。求:
(1)小物块刚滑到圆弧轨道最低点P处时对圆弧轨道的压力大小;
(2)小物块从刚滑上木板至滑到木板左端过程中对木板所做的功;
(3)小物块刚落地时距木板左端的距离。
(15 分)如图甲,有两根相互平行、间距为L的粗糙金属导轨,它们的电阻忽略不计在MP之间接阻值为R 的定值电阻,导轨平面与水平面的夹角为θ。在efhg矩形区域内有垂直斜面向下、宽度为d 的匀强磁场(磁场未画出),磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图乙。在t = 0 时刻,一质量为m 、电阻为r的金属棒垂直于导轨放置,从ab位置由静止开始沿导轨下滑,t = t0 时刻进人磁场,此后磁感应强度为B0 并保持不变。棒从ab到ef 的运动过程中,电阻R 上的电流大小不变。求:
(1)0~t0时间内流过电阻R 的电流I 大小和方向;
(2)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ;
(3)金属棒从ab到ef 的运动过程中,电阻R 上产生的焦耳热Q。