23.(14分)图为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合:当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k = 2.0 N/m, = 0.20 m,
= 0.050 m,B = 0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?
22.(18分)
Ⅰ.(6分)图中为“双棱镜干涉”实验装置,其中s为单色光源, A为一个顶角略小于180°的等腰三角形棱镜,P为光屏。s位于棱镜对称轴上,屏与棱镜底边平行。调节光路,可在屏上观察到干涉条纹。这是由于光源s发出的光经棱镜作用后,相当于在没有棱镜时,两个分别位于图中s1和s2位置的相干波源所发出的光的叠加。(s1和s2的连线与棱镜底边平行。)
已知s1和s2的位置可由其它实验方法确定,类比“双缝干涉测波长”的实验,可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源s发出的单色光的波长时,需要测量的物理量是:
, 和 。
Ⅱ.(12)图Ⅰ中所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k。电源的电动势为E,内阻可忽略不计:滑动变阻器全长为l,重力加速度为g,V为理想电压表。当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图1中a点,此时电压表示数为零。在木板上放置质量为m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数U及其它给定条件,可计算出弹簧的劲度系数k。
(1)写出m、U与k之间所满足的关系式。
(2)已知E = 1.50V,l = 12.0 cm,g = 9.80 m/s2。测量结果如下表:
m(kg) |
1.00 |
1.50 |
3.00 |
4.50 |
6.00 |
7.50 |
U(V) |
0.108 |
0.154 |
0.290 |
0.446 |
0.608 |
0.740 |
①在图2中给出的坐标纸上利用表中数据描出m-U直线。
②m-U直线的斜率为 kg/V。
③弹簧的劲度系数k= N/m。(保留3位有效数字)
21.两个可视为质点的小球a和b,用质量可忽略的刚性细杆相连,放置在一个光滑的半球面内,如图所示。已知小球a和b的质量之比为,细杆长度是球面半径的
倍。两球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角
是:
A. 45° B.30°
C.22.5° D.15°
第Ⅱ卷
20.用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子,使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线,其中波长的最大值为。现逐渐提高入射电子的动能,当动能达到某一值时,氢光谱中谱线数增加到N′条,其中波长的最大值变为
。下列各式中可能正确的是:
A.N′= N +n B.N′= N +n-1 C.>
D.
<
19.在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场,同一种带电粒子从O点射入磁场。当入射方向与x轴的夹角= 45° 时,速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场,如图所示,当
为60°时,为了使粒子从ab的中点c射出磁场,则速度应为:
A. B.
C.
D.
18.如图,地球赤道上山丘e,近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3,向心加速度分别为a1、a2、a3,则
A.v1>v2>v3
B.v1<v2<v3
C.a1>a2>a3
D.a1<a3<a2
17.如图,在真空中一条竖直向下的电场线上有两点a和b。一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动,到达b点时速度恰好为零。则下面说法正确的是:
A.a点的电场强度大于b点的电场强度
B.质点在b点所受到的合力一定为零
C.带电质点在a点的电势能大于在b点的电势能
D.a点的电势高于b点的电势
16.一气体放电管,当其两电极间的电压超过500 V时,就放电而发光。在它发光的情况下逐渐降低电压,要降到500
V时才熄灭。放电管两电极不分正负。现有一正弦交流电源,输出电压峰值为1000 V,频率为50 Hz。若用它给上述放电管供电,则在一小时内放电管实际发光的时间为:
A.10分钟 B.25分钟 C.30分钟 D.35分钟
15.下列说法正确的是:
A.大量分子能聚集在一起形成液体或固体,说明分子之间存在引力
B.被活塞封闭在气缸中的气体体积增大时压强一定减小
C.被活塞封闭在气缸中的气体温度升高时压强一定增大
D.气体压强的大小只与温度和气体分子的总数有关
14.光滑的水平面叠放有质量分别为m和m/2的两木块,下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上,如图所示。已知两木块之间的最大静摩擦力为f,为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动,系统的最大振幅为:
A. B.
C.
D.
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