23.(11分)如下圖甲所示為測量電動機轉(zhuǎn)動角速度的實驗裝置,半徑不大的圓形卡紙固定在電動機轉(zhuǎn)軸上,在電動機的帶動下勻速轉(zhuǎn)動。在圓形卡紙旁邊垂直安裝一個改裝了的電火花計時器。
(1)請將下列實驗步驟按先后順序排序: 。
①使電火花計時器與圓形卡紙保持良好接觸
②接通電火花計時器的電源,使它工作起來
③啟動電動機,使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來
④關(guān)閉電動機,拆除電火花計時器,研究卡紙上留下的一段痕跡(如圖乙所示),寫出角速度ω的表達式,代入數(shù)據(jù),得出ω的測量值
(2)要得到角速度ω的測量值,還缺少一種必要的測量工具,它是( )
A.秒表 B.毫米刻度尺 C.圓規(guī) D.量角器
(3)寫出ω的表達式,并指出表達式中各個物理的意義:
。
(4)為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動的過程中出現(xiàn)打點重疊,在電火花計時器與盤面保持良好接觸的同時,可以緩慢地將電火花計時器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動。則卡紙上打下的點分布曲線將不是一個圓,而是類似一種螺旋線(如圖丙所示)。這樣做測量結(jié)果將
(填“偏大”、“偏小”或“不變”)
24.(16分)如圖是為了檢驗?zāi)撤N防護罩承受沖擊力的裝置,M是半徑為R=1.0m的固定于豎直平面內(nèi)的
光滑圓弧軌道,軌道上端切線水平。N為待檢驗的固定曲面,該曲面在豎直面內(nèi)的截面為半徑
的
圓弧,圓弧下端切線水平且圓心恰好位于M軌道的上端點。M的下端相切處放置豎直向上的彈簧槍,可發(fā)射速度不同的質(zhì)量m=0.01kg的小鋼珠,假設(shè)某次發(fā)射的鋼珠沿軌道恰好能經(jīng)過M的上端點,水平飛出后落到曲面N的某一點上,取g=10m/s2。求:
(1)發(fā)射該鋼球前,彈簧的彈性勢能EP多大?
(2)鋼珠從M圓弧軌道最高點飛出至落到圓弧N上所用的時間是多少(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?
25.(18分)如下圖甲所示,真空中兩水平放置的平行金屬板C、D,上面分別開有正對的小孔O1和O2,金屬板C、D接在正弦交流電源上,C、D兩板間的電壓UCD隨時間t變化的圖線如圖(乙)所示。t=0時刻開始,從D板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量為m=3.2×10-25kg、電荷量q=1.6×10-19C的帶正電的粒子(設(shè)粒子飄入速度很小,可視為零)。在C板外側(cè)有以MN為上邊界CM為左邊界的勻強磁場,MN與C金屬板相距d=10cm,O2C的長度L=10cm,勻強磁場的大小為B=0.1T,方向如圖(甲)所示,粒子的重力及粒子間相互作用力不計,平行金屬板C、D之間的距離足夠小,粒子在兩板間的運動時間可忽略不計。求:
(1)帶電粒子經(jīng)小O2進入磁場后,能飛出磁場邊界MN的最小速度為多大?