一、实验题：
1、为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某研究小组设计了如图甲所示的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，图中桌面到地面高为h，点在同一水平直线上，已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计。
实验过程一：挡板固定在点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到a处，测量a的距离，如图甲所示，滑块由静止释放，经b点飞出后落在水平地面上的p点，测出p点到桌面右端的水平距离为。
实验过程二：将挡板的固定点移到距点距离为d的点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到c处，使c得距离与a的距离相等，滑块由静止释放，经b点飞出后落在水平地面上的q点，测出q点到桌面右端的水平距离为。
1）为完成本实验，下列说法中正确的是。
a、必须测出小滑块的质量 b、必须测出弹簧的劲度系数。
c、弹簧的压缩量不能太小 d、必须测出弹簧的原长。
2）写出动摩擦因数的表达式用题中所给物理量的符号表示）
3）小红在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面，为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，还需要测量的物理量是。
2、硅光电池是一种可将光能转换成电能的器件，某同学用图甲所示电路**硅光电池的路端电压u与总电流i的关系，图中为已知定值电阻，电压表视为理想电压表。
1）请根据图甲，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接成实验电路。
2）若电压表的读数为，则i
3）实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的u-i曲线a，可见图丙，由此可知电池内阻___填“是”或“不是”）常数，短路电流为___ma，电动势为___v.
4）实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得u-i曲线b，见图丙，当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5v，则实验二中外电路消耗的电功率为___mw（计算结果保留两位有效数字）。
二、计算题：
3、如图所示是利用电力传送带装运麻袋包的示意图，传送带长l=20cm，倾角=37°，麻包袋与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，传送带的主动轮和从动轮半径r相等，均为0.4m，传送带不打滑，主动轮顶端与货车车厢底板间的高度差为h=1.
8m，传送带保持一定速度做匀速运动，现在传送带底端（传送带与从动轮相切位置）由静止释放一只麻袋包（可视为质点），其质量m=100kg，麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在车厢底板中心，重力加速度，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
1）主动轮轴与货车车厢底板中心的水平距离x；
2）麻袋包从传送带底端运动到顶端的过程中，摩擦力对麻袋包做功的平均功率。
4、“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下，如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为o，外圆弧面ab的半径为l，电势为，内圆弧面cd的半径为，电势为，足够长的收集板mn平行于边界acdb，o到mn板的距离op=l，假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到ab圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其他星球对粒子引力的影响。
1）如图所示，若在边界acdb和收集板mn之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为o，半径为l，方向垂直纸面向里，则发现从ab圆弧面收集到的粒子经o点进入磁场后有能打到mn板上（不考虑过边界acdb的粒子再次返回），求所加磁感应强度的大小；
2）同上问，从ab圆弧面收集到的粒子经o点进入磁场后均不能到达收集板mn，求磁感应强度所满足的条件，试写出定量反映收集板mn上的收集效率与磁感应强度b的关系得相关式子。
5、如图所示，光滑水平地面上放有一长木板b，其质量为m，长度l=3.0m，b的右端紧靠台阶，上表面与台阶平齐，b上放有一质量为m的滑块c，现有一质量也为m的滑块a从h=1.0m高的斜面顶端由静止滑下，然后冲上木板b，**角处速度大小不变，只改变方向，转角的大小可忽略）但最终a恰好未能撞上c，设a与其接触面间的动摩擦因数均为μ=0.
25，滑块a的起始位置与木板b右端的水平距离s=0.8m，此过程中c与b恰好不发生相对滑动，不计滑块a、c的大小，已知m=3m，取，求：
滑块a刚冲上木板b时的速度；
滑块c原来离木板b右端的距离d。
6．如图所示，两根平行金属导轨mn、pq相距d=1.0m，导轨平面与水平面夹角，导轨上端跨接一定值电阻r=1.6，导轨电阻不计。
整个装置处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小b=1.0t的匀强磁场中，金属棒ef垂直于mn、pq静止放置，且与导轨保持良好接触，其长度刚好为d、质量m1=0.10kg、电阻r=0.
40，距导轨底端的距离。另一根与金属棒平行放置的绝缘棒gh长度也为d，质量为m2=0.05kg，从轨道最低点以速度v0=10m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰（碰撞时间极短），碰后金属棒沿导轨上滑一段距离后再次静止，此过程中流过金属棒的电荷量q=0.
1c且测得从碰撞至金属棒静止过程中金属棒上产生的焦耳热q=0.05j。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为，g=10m/s2。
求：1）碰后金属棒ef沿导轨上滑的最大距离s2；
2）碰后瞬间绝缘棒gh的速度v3
3）金属棒在导轨上运动的时间δt。
7．如图甲所示，建立oxy坐标系，两平行极板p、q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第。
一、四象限有磁场，方向垂直于oxy平面向外。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接连发射质量为m、电荷量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子，在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极板边缘的影响）。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场，上述m、q、l、t0、b为已知量。
（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）
1）求电压u0的大小；
2）求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径；
3）若0~3t0时间**入两板间的带电粒子都不能从磁场右边界射出，求磁场的最大宽度。
参***案。
1（1）c（2）（3）滑块停止滑动的位置到b点的距离。
2（1）如图所示（2）（3）电动势为2.67v，短路电流为0.295ma（4）
3（1）麻袋包在主动轮的最高点时，有，解得。
设麻袋包平抛运动时间为t，则，，联立解得。
2）对麻袋包，设匀加速运动时间为，匀速时间为，则有，解得。
克服摩擦力的功，故。
4（1）带电粒子在电场中加速时，由动能定理有：
又，所以：；
从ab圆弧面收集到的粒子有2/3能打到mn板上，刚好不能打到mn上的粒子从磁场**来后速度方向与mn平行，则入射的方向与ab之间的夹角是600，在磁场中运动的轨迹如图，轨迹圆心角。
根据几何关系，粒子圆周运动的半径为，由牛顿第二定律得：，联立解得：；
2）当沿od方向的粒子刚好打到mn上，则由几何关系可知，
由牛顿第二定律得：，得：
即。5、（1）设斜面长为，倾角为，滑块a滑到斜面底端后冲上木板b前的水平部分长为．对滑块a由动能定理得：
由几何关系可知，所以。
2）当最终a恰好未能撞上c时，三个物体速度相同，设为v，由动量守恒定律得：
代人数据解得：v=0.8m/s
设在此过程a相对于b滑行的距离为l，由能量守恒定律可得：
整理得： 所以滑块c原来离木板b右端的距离。
6．（18分）解：（1）碰后1分）
1分）………1分）
φ=bds2………1分）
m……（1分）
2）碰前： 对由动能定理：（2分）
m/s对由能量守恒： （2分）
………1分）
解方程组m/s
相碰：由动量守恒………2分）
m/s………1分）
方向沿导轨向下（1分）
3）由动量定理：……2分）
………1分）
解方程s…（1分）
7.(20分) 解：（1）t=0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t0时刻刚好从极板下边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为l，则有。
① （1分） eq=ma ② 1分1分）
联立以上三式，解得两极板间偏转电压为 ④ 2分）
2）t0时刻进入两极板的带电粒子，前t0时间在电场中偏转，后t0时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动。
带电粒子沿x轴方向的分速度大小为 ⑤（1分）
带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为 ⑥（1分）
带电粒子离开电场时的速度大小为 ⑦（1分）
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为r，则有⑧（2分）
联立③④⑤式解得 ⑨（2分）
3）经过分析，0~2t0时间内，2t0时刻射入两板间的带电粒子进入磁场若不能从磁场右边界射出，则其他粒子也不能从磁场右边界射出；
t0时刻刚好从极板上边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为l，则有。
1分）v==vx1分）
1分 )1分）
d=r+rsin2分）
磁场的最大宽度d=（12分）
高二物理培优 2 电学实验
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