(一)必考题(11题,共129分)
22.(4分)
某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度
,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径
,示数如图。由图可读出
= cm,
= ![]()
![]()
[答案]2.25 6.860
23.(11分) (09年宁夏)
青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。
光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0:照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50mA时,3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。
(1) 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图。
光敏电阻
,符号
;灯泡L,额定功率40W,额定电压36V,符号
;
|
蓄电池E,电压36V,内阻很小;开关S,导线若干。
(2) 回答下列问题:
①如果励磁线圈的电阻为200
,励磁线圈允许加的最大电压为
V,保护电阻
的阻值范围为
。
②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。
答: 。
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。
答: 。
[答案](1)电路原理如图所示
(2)①20;160-520
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通;不吸合时,3、4之间断开
③电磁起重机
24.(14分)(09年宁夏)
冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意如图。比赛时,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出,使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为
=0.008,用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至
=0.004.在某次比赛中,运动员使冰壶C在投掷线中点处以2m/s的速度沿虚线滑出。为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点,运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少?(g取10m/s2)
[答案]
设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为S1,所受摩擦力的大小为f1;在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为S2,所受摩擦力为f2,则有:![]()
式中S为投掷线到圆心O的距离。
又
![]()
设冰壶的初速度为v0,由功能关系得:![]()
联立以上各式解得:![]()
代入数据解得S2=10m
25.(18分) (09年宁夏)
如图所示,在第一象限有一均强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;在x轴下方有一均强磁场,磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场,在x轴上的Q点处进入磁场,并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=
,
。不计重力。求:
(1)M点与坐标原点O间的距离;
(2)粒子从P点运动到M点所用的时间。
[答案](1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在y轴负方向上做初速为零的匀加速运动,设加速度大小为a;在x轴正方向上做匀速直线运动,设速度为v0;粒子从P点运动到Q点所用的时间为t1,进入磁场速度方向与x轴正方向的夹角为
,则:
,
,![]()
其中
,
.
又有:![]()
联立上式解得![]()
因为M、O、Q在圆周上,∠MOQ=900,所以MQ为直径,由图中的几何关系可知:
,![]()
(2)设粒子在磁场中运动的速度为v,从Q到M点运动的时间为t2,则有:
![]()
带电粒子自P点出发到M点所用的时间t为 ![]()
联立以上各式并代入数据解得:![]()