2,4,6
21.(18分)
(1)某同學(xué)利用閃光照相研究物體的平拋運(yùn)動(dòng),他拍攝了小球沿水平桌面運(yùn)動(dòng)并拋出的閃光照片,如圖10所示。若圖中每一正方形小格的邊長(zhǎng)均表示1.00cm,照相機(jī)相鄰兩次交興的時(shí)間間隔均為0.50s。根據(jù)圖10中的記錄,可計(jì)算出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為
m/s,小球通過e點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度大小為 m/s。
(2)有一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體,現(xiàn)要用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)
定這種導(dǎo)體材料的電阻率,若已滑得其長(zhǎng)度和
橫截面積,還需要測(cè)出它的電阻值Rx。
①有兩位同學(xué)所設(shè)計(jì)的測(cè)量電路的一部分分別
如圖11甲、乙所示,若分別用兩個(gè)電路進(jìn)行
實(shí)驗(yàn),則測(cè)量值比真實(shí)偏小的應(yīng)是 圖
所示的電路。(選填“甲”或“乙”)
②若已知這段導(dǎo)體的電阻約為30Ω,要盡量精
確的測(cè)量其電阻值,除了需要導(dǎo)線、開關(guān)以外,
在以下備選器材中應(yīng)選用的是
。(填寫字母代號(hào))
A.電池(電動(dòng)勢(shì)14V、內(nèi)阻可忽略不計(jì))
B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.12Ω)
C.電流表(量程0~100mA,內(nèi)阻約12Ω)
D.電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)
E.電壓表(量程0~15V,內(nèi)阻約為15kΩ)
F.滑動(dòng)變阻器(0~0Ω,允許最大電流2.0A)
G.滑動(dòng)變阻器(0~500Ω,允許最大電流0.5A)
③請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟嫵鰷y(cè)量這段導(dǎo)體電阻
的實(shí)驗(yàn)電路圖(要求直接測(cè)量量的變
化范圍盡可能大一些)。
④根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出該導(dǎo)體的伏安特
性曲線如圖12所示,發(fā)現(xiàn)MN段明顯
向上彎曲。若實(shí)驗(yàn)的操作、讀數(shù)、記錄
和繪圖描點(diǎn)等過程均正確無誤,則出現(xiàn)
這一彎曲線現(xiàn)象的主要原因是
。
22.(16分)如圖13所示,水平絕緣光滑軌道AB的B端與處于豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接,圓弧的半徑R = 0.40m。在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E =1.0×104N/C,F(xiàn)有一質(zhì)量m = 0.10kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平軌道上與B端距離s = 1.0m的位置,由于受到電場(chǎng)力的作用帶電體由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的C端時(shí),速度恰好為零。已知帶電體所帶電荷q = 8.0×
10-5C,取10g=10m/s,求:
(1)帶電體在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小
及運(yùn)動(dòng)到B端時(shí)的速度大。
(2)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的B端時(shí)對(duì)圓
弧軌道的壓力大;
(3)帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過程中,電場(chǎng)力
和摩擦力帶電體所做的功各是多少。
23.(18分)如圖14所示,在水滑水平地面上,有一質(zhì)量m1 = 4.0kg的平板小車,小車的右面有一固定的豎直擋板,擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧。位于小車上A點(diǎn)處的質(zhì)量m2
= 1.0kg的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))與彈簧的左端相接觸但不連接,此時(shí)彈簧與木塊間無相互作用力。木塊與A點(diǎn)左側(cè)的車面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.40,木塊與A點(diǎn)右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計(jì)。現(xiàn)小車與木塊一起以v0 = 2.0m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng),小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞,已知碰撞時(shí)間極短,碰撞后小車以v1 = 1.0m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2。
(1)求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車
動(dòng)量變化量的大小;
(2)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi),求小車撞墻
后與木塊相對(duì)靜止時(shí)的速度大小和彈簧的最大彈性勢(shì)能;
(3)要使木塊最終不從小車上滑落,則車面A
點(diǎn)左側(cè)粗糙部分的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件?
24.(20分)速調(diào)管是用于甚高頻信號(hào)放大的一種裝置(如圖15所示),其核心部件是由兩個(gè)相距為s的腔組成,其中輸入腔由一對(duì)相距為l的平行正對(duì)金屬板構(gòu)成(圖中虛線框內(nèi)的部分)。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,為計(jì)算方便,在以下的討論中電子之間的相互作用力及其重力均忽略不計(jì)。
(1)若輸入腔中的電場(chǎng)保持不變,電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直A板的方向進(jìn)入輸入腔,而由B板射出輸入腔時(shí)速度減為v0/2,求輸入腔中的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小及電子通過輸入腔電場(chǎng)區(qū)域所用的時(shí)間t;
(2)現(xiàn)B板接地(圖中未畫出),在輸入腔的兩極板間加上如圖16所示周期為T的高頻方波交變電壓,在t=0時(shí)A板電勢(shì)為U0,此此同時(shí)電子以速度v0連續(xù)從A板上的小孔沿垂直A板的方向射入輸入腔中,并能從B板上的小孔射出,射向輸出腔的C孔。若在nT~(n
+ 1)T的時(shí)間內(nèi)(n = 0,1,2,3,……),前半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v1(未知),后半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v2(未知),求v1和v2的比值;(由于輸入腔內(nèi)極板間距離很小,且電子的速度很大,因此電子通過輸入腔的時(shí)間忽略不計(jì))
(3)在上述速度分別為v1和v2的電子中,若t時(shí)刻經(jīng)過B板射出的速度為v1的電子總能與時(shí)刻經(jīng)B板射出的速度為v2的電子同時(shí)進(jìn)入輸出腔,則可通過相移器的控制將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為輸出腔中的電場(chǎng)能,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)甚高頻信號(hào)進(jìn)行放大的作用。為實(shí)現(xiàn)上述過程,輸出腔的C孔到輸入腔的右極板B的距離s應(yīng)滿足什么條件?