请完成以下两小题。
(1)伽利略在《两种新科学的对话》一书中,讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题,提出了这样的猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动。同时他还运用实验验证了其猜想。某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。
①实验时,让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同耐关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定)。该探究方案利用量筒中收集的水量来测量 。
②下表是该小组测得的有关数据,其中s为滑块从斜面的不同位置由静止释放后沿斜面下滑的距离,y为相应过程中量筒中收集的水量。分析表中数据,根据 可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
s/m |
4.5 |
3.9 |
3.0 |
2.1 |
1.5 |
0.9 |
0.3 |
V/mL |
90 |
84 |
72 |
62 |
52 |
40 |
23.5 |
![]() |
5.6×10-4 |
5.5×10-4 |
5.8×10-4 |
5.5×10-4 |
5.6×10-4 |
5.6×10-4 |
5.4×10-4 |
③本实验误差的主要来源有:距离s的测量有误差,水从水箱中流出不够稳定,还可能来源于 等。(写出一种即可)
(2)硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件。某同学利用图口所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系。图中R0=2Ω,电压表、电流表均可视为理想电表。
①用“笔画线”代替导线,将图b中的电路补充完整。
②实验一:
用一定强度的光照射硅光电池,闭合电键S,调节可调电阻的阻值,通过测量得到该电池的U—I曲线a(见图c)。则由图象可知,当电流小于200 mA时,该硅光电池的电动势为 V,内阻为 Ω。
③实验二:
减小光照强度,重复实验,通过测量得到该电池的U—I曲线b(见图c)。
当可调电阻R的阻值调到某值时,若该电路在实验一中的路端电压为1.5 V,则在实验二中可调电阻R的电功率为 mV(计算结果保留两位有效数字)。
如图所示电路中,电源电动势,内阻
,
、
是两个相同的灯泡,均标有“4V,4W”字样.
是滑线变阻器,标有“50Ω,2A”字样.试求:
(1)电键断开时,为使
正常发光,变阻器
的阻值应调为多大?
(2)电键闭合时,为使
、
都正常发光,变阻器
的阻值应调为多大?
(3)以上两种情况中,电源输出的电功率各多大?
(4)具体分析说明,能否将规格相同的与
、
并联后,通过调节变阻器
使三个灯泡都正常发光?
如图所示为两组平行板金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出,A、B分别为两块竖直板的中点,求:
(1)电子通过B点时的速度大小;
(2)右侧平行金属板的长度;
(3)电子穿出右侧平行金属板时的动能。
如图所示电路中,电源电动势和内阻
的相同电池串联组成,定值电阻
.为使可变电阻
获得4W的电功率,应将
的阻值调为多大?
如图所示,在空间加水平向右的匀强电场,绝缘细线一端固定于O点,另一端连接一带电荷量为q,质量为m的带正电小球,要使带电小球静止时细线与竖直方向成а角,则所加的匀强电场多大?这时细线中的张力多大?
飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知a、b板间距为d,极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。
(1)当a、b间的电压为U1,在M、N间加上适当的电压U2,使离子到达探测器。求离子从a板到达探测器的飞行时间。
(2)为保证离子不打在极板上,试求U2与U1的关系。
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