21.(19分)

如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。

(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;

(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)

答案(1); (2);

(3)

[解析]本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题。涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。

(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有

   qE+mgsin=ma           ①

               ②

联立①②可得

           ③

(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为,则有

            ④

   从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得

       ⑤

联立④⑤可得

   s

(3)如图

  

19.(18分)

(1)(6分)在通用技术课上,某小组在组装潜艇模型时,需要一枚截面为外方内圆的小螺母,如图所示。现需要精确测量小螺母的内径,可选用的仪器有:

A.50等分的游标卡尺      B. 螺旋测微器

①在所提供的仪器中应选用                 

②在测量过程中,某同学在小螺母中空部分360°范围内选取不同的位置进行多次测量取平均值的目的是                     

(2)(12分)某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:

器材(代号)
规格 
电流表(A1)
电流表(A2)
电压表(V1)
电压表(V2)
滑动变阻器(R1)
滑动变阻器(R2)
直流电源(E)
开关(S)
导线若干
量程0~50mA,内阻约为50
量程0~200mA,内阻约为10
量程0~3V,内阻约为10k
量程0~15V,内阻约为25k
阻值范围0~15,允许最大电流1A
阻值范围0~1k,允许最大电流100mA
输出电压6V,内阻不计

①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用     ;电压表应选用      ;滑动变阻器应选用        。(以上均填器材代号)

②为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。

③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?

相同点                    

不同点                    

答案.(1)①A   ②较小实验的偶然误差 

(2)①A2   V1   R1

   ②如图

   ③相同点:通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系,该元件的电阻随电压的增大而减小,而笑电珠的电阻值随电压的升高而增大。

[解析](1)①游标卡尺方便地测量内径、外径和深度,而螺旋测微器只能测外径。故选A

②多次测量取平均值的目的就是减小偶然误差。

(2)①图像中电流0-0.14A,电流表选A2;电源电压6V,但图像只要求电压在0-3V之间调整,为了测量准确电压表选V1;由于绘制图像的需要,要求电压从0-3V之间调整,所以滑动变阻器只能采用分压式接法,为了能很好调节电压,滑动变阻器应选用阻值较小的R1

②该元件约几十Ω,,电压表的分流作用可以忽略,所以采用电流表外接法;实验数据的采集要求从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法。

③从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点,突出都是“非线性”,图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。

 0  422620  422628  422634  422638  422644  422646  422650  422656  422658  422664  422670  422674  422676  422680  422686  422688  422694  422698  422700  422704  422706  422710  422712  422714  422715  422716  422718  422719  422720  422722  422724  422728  422730  422734  422736  422740  422746  422748  422754  422758  422760  422764  422770  422776  422778  422784  422788  422790  422796  422800  422806  422814  447090 

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