13.(12分)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度L= mm; (2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径D= mm; (3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3,则该电阻的阻值R= Ω.
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R
电流表A1(量程0~10mA,内阻约50Ω) 电流表A2(量程0~50mA,内阻约30Ω) 电压表V1(量程0~3V,内阻约30kΩ) 电压表V2(量程0~15V,内阻约50kΩ) 直流电源E(电动势4V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~50Ω,允许通过的最大电流0.5A) 开关S、导线若干.
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在图4中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.
四、计算题:本共4小题,共计62分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤.只写出最后答案的不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
14.(14分)如图所示,倾角为α=30°的光滑固定斜面,斜面上相隔为d=8m平行虚线MN与PQ间有大小为B=0.1T的匀强磁场,方向垂直斜面向下.一质量为m=0.1kg,电阻为R=0.2Ω,边长L=1m的正方形单匝纯电阻金属线圈,线圈cd边从距PQ上方x=2.5m处由静止释放沿斜面下滑进入磁场,切ab边刚要离开磁场时线圈恰好做匀速运动,重力加速度g=10m/s2.求: (1)cd边刚进入磁场时,线圈的速度v1;
(2)线圈进入磁场的过程中,通过ab边的电量q; (3)线圈通过磁场的过程中,ab边产生的热量Q.
15.(15分)预警雷达探测到敌机在20000m上空水平匀速飞行,立即启动质量m=100kg的防空导弹,导弹的火箭发动机在制导系统控制下竖直向下喷气,使导弹由静止以a=10g(g=10m/s2)的加速度竖直向上匀加速上升至5000m高空,喷气方向立即变为与竖直方向成θ角(cosθ=
)斜向下,导弹做曲线运动,直至
击中敌机.假设导弹飞行过程中火箭推力大小恒定,且不考虑导弹质量变化及空气阻力,导弹可视为质点.试求: (1)火箭喷气产生的推力;
(2)导弹从发射到击中敌机所用的时间; (3)导弹击中敌机时的动能.
16.(16分)如图所示,一压缩的轻弹簧左端固定,右端与一滑块相接触但不连接,滑块质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,A点左侧地面光滑,AB的长度为5R,现将滑块由静止释放,滑块运动到A点时弹簧恢复原长,以后继续向B点滑行,并滑上光滑的半径为R的光滑圆弧BC,在C点正上方有一离C点高度也为R的旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q,旋转时两孔均能达到C点的正上方.若滑块滑过C点后进入P孔,又恰能从Q孔落下,已知物体通过B点时对地面的压力为9mg.求: (1)滑块通过B点时的速度vB; (2)弹簧释放的弹性势能Ep;
(3)平台转动的角速度ω应满足什么条件.
17.(17分)在竖直面内建立直角坐标系,曲线y=位于第一象限的部分如图,
在曲线上不同点以初速度v0向x轴负方向水平抛出质量为m,带电量为+q的小球,小球下落过程中都会通过坐标原点,之后进入第三象限的匀强电场和匀强磁场区域,磁感应强度为B=
T,方向垂直纸面向里,小球恰好做匀速圆周运动,
并在做圆周运动的过程中都能打到y轴负半轴上(已知重力加速度为g=10m/s2、=102C/kg).求:
(1)第三象限的电场强度大小及方向; (2)沿水平方向抛出的初速度v0;
(3)为使所有的小球都打到y轴负半轴,所加磁场区域的最小面积.
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