3.某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图象如图所示。由图可知 ( )
A.电流的最大值为10A B.电流的有效值为10A
C.该交流电的周期为0.03s D.该交流电的频率为0.02Hz
2.F1、F2是力F的两个分力。若F = 10N,则下列哪组力不可能是F的两个分力 ( )
A.F1=10N F2=10N B.F1=20N F2=20N
C.F1=2 N F2=6N D.F1=20N F2=30N
1.下列物理量中,属于标量的是 ( )
A.动能 B.动量 C.电场强度 D.磁感应强度
18.(10分)如图甲所示,长方形金属框(下面简称方框),各边长度为、,方框外侧套着一个内侧壁分别为及的U型金属框架MNPQ(下面简称U型框),U型框与方框之间的接触良好且无摩擦。两个金属矿的质量均为m、边、边和边的电阻均为,其余各边电阻可忽略不计。将两个金属矿放在静止在水平地面上的矩形粗糙平面上,将平面的一端缓慢抬起,直到这两个金属矿都恰能在次平面上匀速下滑,这时平面与地面的夹角为,此时将平面固定构成一个倾角为的斜面。已知两框与斜面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。在斜面上有两条鱼斜面底边垂直的、电阻可忽略不计,且足够长的光滑金属轨道,两轨道见的宽度略大于,使两轨道能与U型框保持良好接触,在轨道上端接有电压传感器并与计算机相连。如图乙所示。在轨道所在空间存在垂直于轨道平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。
(1)若将方框固定不动,用于斜面平行,且垂直PQ边向下的力拉动U型框,使它匀速向下运动,在U型框分离之前,计算机上显示的电压为恒定电压,求U型框向下运动的速度多大;
(2)若方框开始时静止但不固定在斜面上,给U型框垂直PQ边沿斜面向下的初速度,如果U型框与方框能不分离而一汽运动,求在这一个过程中电流通过方框产生的焦耳热。
(3)若方框开始时静止但不固定的斜面上,给U型框垂直PQ边沿斜面向下的初速,U型框与方框将会分离。求在二者分离之前U型框速度减小到时,方框的加速度。
17.(10分)如下图所示,Oxyz为空间直角坐标系,其中Oy轴正方向垂直向上。在整个空间中存在竖直向下的匀强磁场、磁感应强度大小为B。现有一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电小球从坐标原点O以速度沿Ox轴正方向射出,重力加速度为g,空气阻力可忽略不计。
(1)若在整个空间再加以匀强电场,小球从坐标原点O射出恰好做匀速圆周运动。求所加电场的场强大小,以及小球做匀速圆周运动第一次通过z轴的z坐标;
(2)若改变第(1)问中所加电场的大小和方向,小球从坐标原点O射出恰好沿Ox轴做匀速直线运动,求此时匀强电场场强的大小;
(3)若保持第(2)问所加匀强电场不变而撤去原有的磁场,小球从坐标原点以速度沿Ox轴正方向射出后,将通过A点,已知A点的轴坐标数值为,求小球经过A点时电场力做功的功率。
16.如图所示为一种测量电子比荷的仪器的原理图,其中阴极K释放电子,阳极A是一个中心开孔的原形金属板在AK之间加一定的电压。在阳极右侧有一堆平行正对待电金属板M、N,板件存在方法竖直向上的匀强电场,O点为荧光屏的正中央位置,且K与O的连线与M、N板间的中心线重合。电子从阴极逸出被AK间的电场加速后从小孔射出,沿KO连线方向射入M、N两级板间,已知电子从阴极逸出时的初速度、所受的重力及电子之间的相互作用均可忽略不计,在下列过程中,电子均可打到荧光屏。
(1)为使电子在M、N极板间不发生偏转,需在M、N极板间加一个垂直纸面的匀强磁场,请说明所加磁场的方向;
(2)如果M、N极板间的电场强度为E,垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B,K与A间的电压为U,电子恰能沿直线KO穿过平行金属板,打在荧光屏正中央,求电子的比荷(电荷量和质量之比);
(3)已知M、N板的长度为L2,两极板右端到荧光屏的距离为L2,如果保持M、N极板间的电场强度E,以及加速电压U不变,而撤去所加的磁场,求电子打到荧光屏上的位置与O点的距离。
15.(9分)如图所示,一小型发电机内有n=100匝的矩形线圈,线圈所围面积S=0.10m2,线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在磁感应强度B=0.10T的匀强磁场中,以恒定的角速度=100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。求:
(1)线圈中产生感应电动势的最大值;
(2)从线圈平面通过中性面时,线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量;
(3)线圈匀速转动10s,电流通过电阻R产生的焦耳热。
14.(9分)如下图所示,水平光滑绝缘轨道MN的左端有一个固定挡板,轨道所在空间存在E=4.0102N/C、水平向左的匀强电场。一个质量m=0.10kg、带电荷量q=5.0C的滑块(可视为质点),从轨道上与挡板相距的P点由静止释放,滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动。当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动,运动到与挡板相距的Q点时,滑块第一次速度减为零。若滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变,求:
(1)滑块沿轨道向左做匀加速直线运动的加速度的大小;
(2)滑块从P点运动到挡板处的过程中,电场力所做的功;
(3)滑块第一次与挡板碰撞的过程中损失的机械能。
13.(9分)如下图所示为一质谱仪的构造原理示意图,整个装置处于真空环境中,离子源N可释放出质量相等,电荷量均为q(q>0)的离子。离子的初速度很小,可忽略不计。离子经S1、S2间电压为U的电场加速后,从狭缝S3进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,沿着半圆运动到照片底片上的P点处,测得P到S3的距离为x。求:
(1)离子经电压为U的电场加速后的动能;
(2)离子在磁场中运动时的动量大小;
(3)离子的质量。
12.用途甲所示的电路,测定某电源的电动势和内阻,R为电阻箱,其阻值范围0-9999Ω,R0是保护电阻,电压表内阻对电路的影响可忽略不计。连接好电路后,闭合开关S,改变电阻值,读取电压表的示数。根据读取的多组数据,画出图乙所示的图像。
(1)在图乙所示图像中,当时,外电路处于 状态。(选填“通路”、“断路”或“短路”)
(2)根据该图像可求得该电源的电动势E= V,内阻r= Ω。
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