(14分)泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流,它的面积、体积和流量都较大。泥石流流动的全过程虽然只有很短时间,但由于其高速前进,具有强大的能量,因而破坏性极大。某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:在水平地面上放置一个质量为m=5kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移变化如图所示,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.6,g=10m/s2。
(1)物体在运动过程中的最大加速度为多少?
(2)在距出发点多远处,物体的速度达到最大?
(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少?
(9分)发光晶体二极管是用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“+”号的一端接高电势,带“-”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和通过它的电流I的数据,并记录在下表中:
UD / V | 0 | 0.4 | 0.8 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.6 | 2.8 | 3.0 |
I / mA | 0 | 0.9 | 2.3 | 4.3 | 6.8 | 13.0 | 19.0 | 24.0 | 25.8 | 37.0 |
(1)在图乙中的虚线内画出该同学的实验电路图。所用的实验器材有:量程为5V的电压表V,其内阻约为10kΩ;量程为50mA的电流表mA,内阻约为100Ω;直流电源E;滑动变阻器R;开关S;导线若干。
(2)在图丙中的方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线,并由此判断,该二极管的电阻随所加电压的增大而 (填“增大”或“减小”)。
(3)已知该发光二极管的最佳工作电压为2.7V,现用6V稳压电源供电,需要串联一个电阻R才能使二极管工作在最佳状态,试运用伏安特性曲线计算R的阻值为 Ω(取整数)。
(6分)某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”。人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,由于受到阻力作用,自行车的速度会逐渐减小至零。在此过程中,阻力做功使自行车的速度发生变化。设自行车无动力后受到的阻力恒定。
(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车,可以测出自行车继续向前滑行的距离s。为了计算停止蹬车时自行车的初速度v,还需要测量 (填写物理量的名称及符号)。
(2)设自行车受到的阻力恒为f,计算出阻力做的功大小及自行车的初速度。改变人停止蹬车时自行车的速度,重复实验,可以得到多组测量值。以阻力对自行车做功大小为纵坐标,自行车初速度为横坐标,作出W-v曲线。分析这条曲线,就可以得到阻力做功大小与自行车速度变化大小的定性关系。在实验中作出W-v图象如图所示,其中符合实际情况的是 。
如图所示,一粗糙平行金属轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计,则下列说法正确的是( )
A.上滑过程的时间比下滑过程短
B.上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多
C.上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程少
D.在整个过程中损失的机械能等于装置产生的热量
我国自主研发的北斗导航系统(BDS)又被称为“双星定位系统”,具有导航、定位等功能。北斗系统中有两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置如图所示。若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力。以下判断中正确的是( )
A.这两颗卫星的加速度大小相等,均为
B.卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为
C.卫星1向后喷气就一定能追上卫星2
D.卫星1要追上卫星2其轨道半径要先增大再减小
质量m=1kg的物体置于倾角θ=37°的固定粗糙斜面上,t=0时对物体施以平行于斜面向上的拉力F,t=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图如图所示。已知斜面足够长,g取10m/s2,则下列说法中正确的是( )
A.拉力的大小为20N
B.t=1s时物体的机械能最大
C.物体与斜面间的动摩擦因数为0.5
D.t=4s时物体的速度大小为10m/s