21.(13分)如圖所示,一自行車上連接踏腳板的連桿長(zhǎng)R1,由踏腳板帶動(dòng)半徑為r1的大齒盤,通過鏈條與半徑為r2的后輪齒盤連接,帶動(dòng)半徑為R2的后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
(1)設(shè)自行車在水平路面上勻速行過時(shí),受到的平均阻力為f,人蹬踏腳板的平均作用力為F,鏈條中的張力為T,地面對(duì)后輪的靜摩擦力為fs,通過觀察,寫出傳動(dòng)系統(tǒng)中有幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸,分別寫出對(duì)應(yīng)的力矩平衡表達(dá)式;
(2)設(shè)R1=20厘米,R2=33厘米,踏腳大齒盤與后輪齒盤的齒數(shù)分別為48和24,計(jì)算人蹬踏腳板的平均作用力與平均阻力之比;
(3)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為一個(gè)等效杠桿。以R1為一力臂,在右框中畫出這一杠桿示意圖,標(biāo)出支點(diǎn),力臂尺寸和作用力方向。
20.(8分)一衛(wèi)星繞某行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知行星表面的重力加速度為g行,行星的質(zhì)量M與衛(wèi)星的質(zhì)量m之比 M/m=81,行星的半徑R行與衛(wèi)星的半徑R衛(wèi)之比R行/R衛(wèi)=3.6,行星與衛(wèi)星之間的距離r與行星的半徑R行之比r/R行=60。設(shè)衛(wèi)星表面的重力加速度為g衛(wèi),則在衛(wèi)星表面有:
……
經(jīng)過計(jì)算得出:衛(wèi)星表面的重力加速度為行星表面的重力加速度的三千六百分之一。上述結(jié)果是否正確?若正確,列式證明;若錯(cuò)誤,求出正確結(jié)果。
19.(10分)上端開口的圓柱形氣缸豎直放置,截面積為0.2米2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在氣缸內(nèi)。溫度為 300 K時(shí),活塞離氣缸底部的高度為0.6米;將氣體加熱到330K時(shí),活塞上升了0.05米,不計(jì)摩擦力及固體體積的變化。求物體A的體積。
18.(4分)已知某一區(qū)域的地下埋有一根與地表面平行的直線電纜,電纜中通有變化的電流,在其周圍有變化的磁場(chǎng),因此可以通過在地面上測(cè)量閉合試探小線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來探測(cè)電纜的確切位置、走向和深度。當(dāng)線圈平面平行地面測(cè)量時(shí),在地面上a、c兩處測(cè)得試探線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零,b、d兩處線圈中的電動(dòng)勢(shì)不為零;當(dāng)線圈平面與地面成45°夾角時(shí),在b、d兩處測(cè)得試探線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零。經(jīng)過測(cè)量發(fā)現(xiàn),a、b、c、d恰好位于邊長(zhǎng)為1米的正方形的四個(gè)頂角上,如圖所示。據(jù)此可以判定地下電纜在 兩點(diǎn)連線的正下方,離地表面的深度為 米。
17.(8分)有一組同學(xué)對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行專題研究。他們通過查閱資料得知十七世紀(jì)時(shí)伽利略曾設(shè)計(jì)過一個(gè)溫度計(jì),其結(jié)構(gòu)為,一麥桿粗細(xì)的玻璃管,一端與一雞蛋大小的玻璃泡相連,另一端豎直插在水槽中,并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱。根據(jù)管中水柱高度的變化可測(cè)出相應(yīng)的溫度。為了研究“伽利略溫度計(jì)”,同學(xué)們按照資料中的描述自制了如圖所示的測(cè)溫裝置,圖中A為一小塑料瓶,B為一吸管,通過軟木塞與A連通,管的下端豎直插在大水槽中,使管內(nèi)外水面有一高度差h。然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究:
(1)在不同溫度下分別測(cè)出對(duì)應(yīng)的水柱高度h,記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示
溫度(℃) |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
27 |
h (cm) |
30.0 |
24.9 |
19.7 |
14.6 |
9.4 |
4.2 |
△h=hn-1-h(huán)n |
2.1 |
|
|
|
|
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算相鄰兩次測(cè)量水柱的高度差,并填入表內(nèi)的空格。由此可得結(jié)論:
①當(dāng)溫度升高時(shí),管內(nèi)水柱高度h將 (填:變大,變小,不變);
②水柱高度h隨溫度的變化而 (填:均勻,不均勻)變化;試從理論上分析并證明結(jié)論②的正確性(提示:管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)大氣壓):
。
(2)通過實(shí)驗(yàn),同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用“伽利略溫度計(jì)”來測(cè)溫度,還存在一些不足之處,其中主要的不足之處有:① ;
② 。
16.(6分)如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光脈沖測(cè)量車速和行程的裝置的示意圖,A為光源,B為光電接收器,A、B均固定在車身上,C為小車的車輪,D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào),被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n,累計(jì)脈沖數(shù)為尼N,則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理量或數(shù)據(jù)是 ;小車速度的表達(dá)式為v= ;行程的表達(dá)式為s= 。
15.(7分)如圖所示器材可用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象 及到定感應(yīng)電流方向。
(1)在給出的實(shí)物圖中,用實(shí)線作為導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)儀器連成實(shí)驗(yàn)電路。
(2)將線圈L1插入L2中,會(huì)上開關(guān)。能使感應(yīng)電流與原電流的繞行方向相同的實(shí)驗(yàn)操作是
A.插入軟鐵棒。 B.拔出線圈L1。
C.使變阻器阻值變大! D.?dāng)嚅_開關(guān)。
14.(5分)如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,P是 附有肥皂膜的鐵絲圈,S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是下圖中的
A B C D
13.磁場(chǎng)具有能量,磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度,其值為B2/2μ,式中B是磁感強(qiáng)度,μ是磁導(dǎo)率,在空氣中μ為一已知常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度B,一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P,再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離Δl,并測(cè)出拉力F,如圖所示。因?yàn)镕所作的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量,所以由此可得磁感強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B= 。
12.在與x軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一帶電量為1.0×10-8庫(kù)侖、質(zhì)量為2.5×10-3千克的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運(yùn)動(dòng),其位移與時(shí)間的關(guān)系是x=0.16t-0.02t2,式中x以米為單位,t以秒為單位。從開始運(yùn)動(dòng)到5秒末物體所經(jīng)過的路程為 米,克服電場(chǎng)力所作的功為 焦耳。
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