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在研究某些物理问题时,有很多物理量难以直接测量,我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应,把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量。
(1)在利用如图1所示的装置探究影响电荷间相互作用力的因素时,我们可以通过绝缘细线与竖直方向的夹角来判断电荷之间相互作用力的大小。如果A、B两个带电体在同一水平面内,B的质量为m,细线与竖直方向夹角为θ,求A、B之间相互作用力的大小。
(2)金属导体板垂直置于匀强磁场中,当电流通过导体板时,外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成电场,该电场对运动的电子有静电力的作用,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差,这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度。
如图2所示,若磁场方向与金属导体板的前后表面垂直,通过所如图所示的电流I,可测得导体板上、下表面之间的电势差为U,且下表面电势高。已知导体板的长、宽、高分别为a、b、c,电子的电荷量为e,导体中单位体积内的自由电子数为n。求:
a.导体中电子定向运动的平均速率v;
b.磁感应强度B的大小和方向。
I(6分)某同学存做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图所示的物体运动轨迹,
、
、c三点的位置在运动轨迹上已经标出,则:
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(1)小球平抛运动的初速度
m/s(g=10 m/s2)
(2)开始做平抛运动的位置坐标x= cm,y= cm.
Ⅱ(6分)将一单摆装置竖直悬于某一
深度为
(未知)且开几向F的固定小
筒中(单摆的下部分露出筒外),如图甲
所示。将悬线拉离平衡位置一个小角度
后由静止释放,没单摆摆动过程中悬线不
会碰到筒壁。如果本实验的长度测量工具
只能测量出筒下端几到摆球球心之间的距
离
,并通过改变
而测出对应的摆动周
期T,再以
为纵轴、
为横轴,作出
T2-
图像.则可以由此图像得出小筒的深
度
和当地的重力加速度g。
(1)如果实验中所得到的T2-
图像如图乙所示,那么对应的图像应该是
、b、c中的 。
(2)由图像可知,小筒的深度
= m(保留两位有效数字);当地重力加速度个g=
m/s2(保留三位有效数字)。
Ⅲ(6分)发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件。它的电路符号如图甲所示,正常使用时,带“十”号的一端接高电势,带“一”号的一端接低电势。某同学用实验的方法测得它两端的电压UD一和通过它的电流I的关系数据如下表所示。
| UD/V | 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.2 | 2.4 | 2.6 | 2.8 | 3.0 |
| I/mA | 0 | 0.4 | 0.9 | 1.5 | 2.3 | 3.2 | 4.3 | 5.4 | 6.8 | 9.3 | 12 | 15 | 19 | 24 | 30 | 37 |
(1)在图乙中的虚线框内画H{该同学的实验电路图。(实验用电压表内阻R v约为10 kΩ,电流表内阻RmA约为100Ω)
(2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出,I—UD图线。
(3)若发光二极管的最佳工作电压为2.0V,而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成。根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该将发光二极管串联一个阻值R= Ω的电阻后,与电源接成^圳合电路,才能使二极管工作在最佳状态。(保留三位有效数字)
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I(6分)某同学存做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图所示的物体运动轨迹,
、
、c三点的位置在运动轨迹上已经标出,则:
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(1)小球平抛运动的初速度
m/s(g=10 m/s2)
(2)开始做平抛运动的位置坐标x= cm,y= cm.
Ⅱ(6分)将一单摆装置竖直悬于某一
深度为
(未知)且开几向F的固定小
筒中(单摆的下部分露出筒外),如图甲
所示。将悬线拉离平衡位置一个小角度
后由静止释放,没单摆摆动过程中悬线不
会碰到筒壁。如果本实验的长度测量工具
只能测量出筒下端几到摆球球心之间的距
离
,并通过改变
而测出对应的摆动周
期T,再以
为纵轴、
为横轴,作出
T2-
图像.则可以由此图像得出小筒的深
度
和当地的重力加速度g。
(1)如果实验中所得到的T2-
图像如图乙所示,那么对应的图像应该是
、b、c中的
。
(2)由图像可知,小筒的深度
=
m(保留两位有效数字);当地重力加速度个g=
m/s2(保留三位有效数字)。
Ⅲ(6分)发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件。它的电路符号如图甲所示,正常使用时,带“十”号的一端接高电势,带“一”号的一端接低电势。某同学用实验的方法测得它两端的电压UD一和通过它的电流I的关系数据如下表所示。
|
UD/V |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
2.0 |
2.2 |
2.4 |
2.6 |
2.8 |
3.0 |
|
I/mA |
0 |
0.4 |
0.9 |
1.5 |
2.3 |
3.2 |
4.3 |
5.4 |
6.8 |
9.3 |
12 |
15 |
19 |
24 |
30 |
37 |
(1)在图乙中的虚线框内画H{该同学的实验电路图。(实验用电压表内阻R v约为10 kΩ,电流表内阻RmA约为100Ω)
(2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出,I—UD图线。
(3)若发光二极管的最佳工作电压为2.0V,而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成。根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该将发光二极管串联一个阻值R= Ω的电阻后,与电源接成^圳合电路,才能使二极管工作在最佳状态。(保留三位有效数字)
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①图(b)的图象中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是
②根据图(b)所示的实验图象,可以得出的结论
(2)某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系,方案如图所示.他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,如图(c)为减小这种做法带来的误差,实验中要采取的两项措施是:
a
b
为了探究加速度与物体质量、物体受力的关系,某实验小组采用了如图所示装置,木盒和沙桶都装有盛沙子.沙桶和桶内沙子的总质量记为
,木盒和盒内沙子的总质量记为M,平衡摩擦力后进行下列实验:
(1)探究在质量不变的情况下,加速度与合外力的关系:从木盒中取出一些沙子,装入沙桶中,测量并记录沙桶和桶内沙子的总质量记为
,将mg视为合外力F,从打下的纸带中计算得出对应的加速度
。多次从木盒中取出一些沙子,装入沙桶中,保持系统的总质量不变,每次会得到一个相应的加速度.以合外力F为横轴,以加速度
为纵轴,画出a—F图象,结果图象是一条过原点的直线。
①这种探究方法中的研究对象是_____________
A. 沙桶和桶内沙子
B.木盒和盒内沙子
C.沙桶和桶内沙子与木盒和盒内沙子组成的系统
②这种探究方法中m与M的关系_____________
A.应满足m<<M B.应满足M<<m C.不必要满足m<<M或M<<m
③a—F图象斜率表示_______________________.
(2)探究在合外力不变的情况下,加速度与质量的关系:保持沙桶和桶内沙子的总质量
不变,在盒子内增加或减少一些沙子,测出对应的加速度a.用图象法处理数据时,以加速度a为纵横,应该以 为横轴。
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