19.(16分)如图甲所示,空间存在B=0.5T,方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒。从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。图乙是棒的V-t图线,其中OA段是直线,AC是曲线,DE是曲线图像的渐近线。小型电动机在12s末达到额定功率P0=4.5W,此后功率保持不变。除R以外,其余部分的电阻均不计,g=10m/s2。
(1)求导体棒在0-12s内的加速度?
(2)求导体棒与导轨间的动摩擦因数及电阻R的阻值?
(3)若t=17s时,导体棒ab达最大速度,从0-17s内共发生位移100m,试求12-17s内,R上产生的热量是多少?
18.(15分)如图所示为某一装置的俯视图,PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板,两板间有匀强磁场,它的磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向里。金属棒AB搁置在两板上缘,并与两板垂直良好接触。现有质量为m、电荷量为q,重力不计的粒子,以初速V0水平向左射入两板间。求:
(1)金属棒AB应向什么方向、以多大的速度运动,可以使粒子作匀速运动?
(2)若金属棒运动突然停止,带电粒子在磁场中继续运动,从该时刻开始经多长时间位移大小为mv0/qB。(磁场足够大)
17.(15分)如图所示,位于竖直平面上的1/4光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,圆弧轨道上端点A距地面高度为H,质量为m的小球从A点静止释放,最后落在地面C点处,不计空气阻力。求:
(1)小球刚运动到B点时,小球具有的动能是多少?
(2)小球落地点C与B的水平距离S为多少?
(3)比值R/H为多少时,小球落地点C与B水平距离S最远?该水平距离的最大值是多少?
16.(12分)在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一匀强电场,场强大小E=6×105N/C,方向与x轴正方向相同,在O处放一个带负电q=5×10-8C,质量为m=10g的绝缘物块(可看作质点),物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2m/s,如图所示,求物块最终停止时的位置。
15.(12分)美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”,飞行员将飞艇开到6000m的高空后,让其由静止下落,以模拟一种微重力的环境,下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍,这样,可以获得持续25s之久的失重状态,大学生们就可以进行微重力影响的实验,后接着飞艇又做匀减速运动,若飞艇离地面的高度不得低于500m。重力加速度g=10m/s2,试计算:
(1)飞艇在25s内所下落的高度?
(2)在飞艇后来的减速过程中,大学生对座位的压力是重力的多少倍?
14.(10分)从下列表中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电压表V1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测量多组数据。
器材(代号) |
规格 |
电压表(V1) |
量程3V,内阻r1,待测(约4KΩ) |
电压表(V2) |
量程15V,内阻r2=20KΩ |
电流表(A) |
量程3A,内阻r3=0.01Ω |
滑动变阻器(R) |
总电阻约为1KΩ |
稳压电源(E) |
电动势为20V,内阻很小 |
开关(S) |
|
导线若干 |
|
(1)(6分)在下面的虚线方框中画出该实验的电路图,标明所用器材的代号。 (2)(4分)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1= ,式中各符号的意义是
13.(1)(5分)有下面三个力学实验:A。验证牛顿第二定律;B。研究碰撞中的动量守恒;C。验证机械能守恒定律。在这三个实验中:
①需要平衡摩擦力的是 。
②需要使用天平测量物体质量的是 。
③需要使用刻度尺测量长度的是 。
④需要使用打点计时器的是 。
⑤需要求物体通过某点瞬时速度的是 。
(2)(9分)实验表明:密度大于液体的固体球,在液体中开始是竖直加速下沉,但随着下沉速度变大,其所受的阻力也变大,到一定深度后开始匀速下沉。
下表示是某兴趣小组在探究“固体球在水中竖直匀速下沉时的速度与哪些量有关”的实验中得到的数据记录
次序 |
固体球的半径 r/10-3m |
固体球的密度 ρ/103kg·m-3 |
固体球匀速下沉 的速度v/m·s-1 |
1 |
0.5 |
2.0 |
0.55 |
2 |
1.0 |
2.0 |
2.20 |
3 |
1.5 |
2.0 |
4.95 |
4 |
0.5 |
3.0 |
1.10 |
5 |
1.0 |
3.0 |
4.40 |
6 |
0.5 |
4.0 |
1.65 |
7 |
1.0 |
4.0 |
6.60 |
①分析第1、2、3三组数据可知:固体球在水中匀速下沉的速度与 成正比。
②若要研究固体球在水中匀速下沉的速度与固体球密度的关系可以选用上表中第
组数据进行分析,根据该组数据所反映的规律可推断,若一个半径为1.00×10-3m、密度为3.5×103kg·m-3的固体球在水中匀速下沉的速度应为 m/s。
12.抽取高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。则( )
A.这主要是光的衍涉现象
B.这主要是光的干射现象
C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细
D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗
11.一简谐横波在x轴上传播,波源振动周期T=0.1s,在某一时刻的波形如图所示,且此时a点向下运动。则( )
A.波速为20m/s,波沿x轴正向传播
B.波速为10m/s,波沿x轴负向传播
C.波速为20m/s,波沿x轴负向传播
D.波速为10m/s,波沿x轴正向传播
10.下列叙述正确的是( )
A.只要知道谁的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数
B.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体的分子体积
C.悬浮在液体中固体微粒越小,布朗运动就越明显
D.当分子间的距离增大时,分子间的引力变大而斥力减小
第二组:
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