2,4,6
21.(18分)
(1)某同學利用閃光照相研究物體的平拋運動,他拍攝了小球沿水平桌面運動并拋出的閃光照片,如圖10所示。若圖中每一正方形小格的邊長均表示1.00cm,照相機相鄰兩次交興的時間間隔均為0.50s。根據(jù)圖10中的記錄,可計算出小球做平拋運動的初速度大小為
m/s,小球通過e點時豎直方向的速度大小為 m/s。
(2)有一段粗細均勻的導體,現(xiàn)要用實驗的方法測
定這種導體材料的電阻率,若已滑得其長度和
橫截面積,還需要測出它的電阻值Rx。
①有兩位同學所設計的測量電路的一部分分別
如圖11甲、乙所示,若分別用兩個電路進行
實驗,則測量值比真實偏小的應是 圖
所示的電路。(選填“甲”或“乙”)
②若已知這段導體的電阻約為30Ω,要盡量精
確的測量其電阻值,除了需要導線、開關以外,
在以下備選器材中應選用的是
。(填寫字母代號)
A.電池(電動勢14V、內(nèi)阻可忽略不計)
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.滑動變阻器(0~0Ω,允許最大電流2.0A)
G.滑動變阻器(0~500Ω,允許最大電流0.5A)
③請在方框中畫出測量這段導體電阻
的實驗電路圖(要求直接測量量的變
化范圍盡可能大一些)。
④根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出該導體的伏安特
性曲線如圖12所示,發(fā)現(xiàn)MN段明顯
向上彎曲。若實驗的操作、讀數(shù)、記錄
和繪圖描點等過程均正確無誤,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電場,電場強度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)放在水平軌道上與B端距離s = 1.0m的位置,由于受到電場力的作用帶電體由靜止開始運動,當運動到圓弧形軌道的C端時,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動的加速度大小
及運動到B端時的速度大小;
(2)帶電體運動到圓弧形軌道的B端時對圓
弧軌道的壓力大小;
(3)帶電體沿圓弧形軌道運動過程中,電場力
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)細彈簧。位于小車上A點處的質(zhì)量m2
= 1.0kg的木塊(可視為質(zhì)點)與彈簧的左端相接觸但不連接,此時彈簧與木塊間無相互作用力。木塊與A點左側(cè)的車面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.40,木塊與A點右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計,F(xiàn)小車與木塊一起以v0 = 2.0m/s的初速度向右運動,小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞,已知碰撞時間極短,碰撞后小車以v1 = 1.0m/s的速度水平向左運動,取g=10m/s2。
(1)求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車
動量變化量的大。
(2)若彈簧始終處于彈性限度內(nèi),求小車撞墻
后與木塊相對靜止時的速度大小和彈簧的最大彈性勢能;
(3)要使木塊最終不從小車上滑落,則車面A
點左側(cè)粗糙部分的長度應滿足什么條件?
24.(20分)速調(diào)管是用于甚高頻信號放大的一種裝置(如圖15所示),其核心部件是由兩個相距為s的腔組成,其中輸入腔由一對相距為l的平行正對金屬板構(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。
(1)若輸入腔中的電場保持不變,電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直A板的方向進入輸入腔,而由B板射出輸入腔時速度減為v0/2,求輸入腔中的電場強度E的大小及電子通過輸入腔電場區(qū)域所用的時間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A板電勢為U0,此此同時電子以速度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間忽略不計)
(3)在上述速度分別為v1和v2的電子中,若t時刻經(jīng)過B板射出的速度為v1的電子總能與時刻經(jīng)B板射出的速度為v2的電子同時進入輸出腔,則可通過相移器的控制將電子的動能轉(zhuǎn)化為輸出腔中的電場能,從而實現(xiàn)對甚高頻信號進行放大的作用。為實現(xiàn)上述過程,輸出腔的C孔到輸入腔的右極板B的距離s應滿足什么條件?