电流表的量程是60m A,所以不能在表盘上直接读数,需要改装为10,20,30,40,50,60的表盘,然后读数为:53.0 m A
电阻箱的读数为:0×100+0×10+4×1+6×0.1=4.6Ω
(3)(4)多用电表测量电阻的原理是闭合电路的欧姆定律,多用电表内部的电路等效的直流电源(一般为电池)、电阻、表头与待测电阻串联,当表头短接时电路电流最大为表头的满偏电流Ig=,将Rg取为r+rg+R为多用电表的内阻,当待测电阻等于Rg时,这时表头半偏,表针指在欧姆表盘的中值上,所以Rg又称为中值电阻.当选择×1倍率测量时中值电阻直接在欧姆表盘上读数为15Ω.在(2)中多用电表外的电阻为多用电表的读数14.0Ω,干路电流是53.0 m A,则电源电动势是E=I(R内+R外)=0.053×(15+14)=1.537V.
则满偏电流Ig=m A.
故答案为:(1)黑; (2)14.0,53.0,4.6; (3)102; (4)1.54.
三、解答题
11.(15分)(2011•全国卷Ⅱ)如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L1电阻不计.在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡.整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放.金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好.已知某时刻后两灯泡保持正常发光.重力加速度为g.求:
(1)磁感应强度的大小:
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.
【分析】导体棒释放后做加速度减小的加速运动,直到重力等于安培力时以最大速度匀速运动.在加速阶段感应电动势和感应电流增大,两灯泡逐渐变亮,只有在匀速阶段两灯泡的亮度不变,所以两灯泡保持正常发光说明导体棒在匀速运动.
【解答】解:(1)两灯泡保持正常发光说明导体棒在匀速运动,根据平衡条件:mg=BIL①
两灯泡保持正常发光 I=2Im ②
P=Im2 R ③
连立①②③化简得
磁感应强度的大小 ④
(2)两灯泡保持正常发光时的电压等于感应电动势U2=PR ⑤
根据法拉第电磁感应定律 E=BLv ⑥
连立⑤⑥化简得
灯泡正常发光时导体棒的运动速率 .
12.(19分)(2011•全国卷Ⅱ)如图,与水平面成45°角的平面MN将空间分成Ⅰ和Ⅱ两个区域.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平右射入I区.粒子在Ⅰ区运动时,只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用,电场强度大小为E;在Ⅱ区运动时,只受到匀强磁场的作用,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.求粒子首次从Ⅱ区离开时到出发点P0的距离.粒子的重力可以忽略.
【分析】在分离电磁场中粒子先做类平抛运动,后做匀速圆周运动,两运动的衔接条件为速度大小和速度方向.求粒子首次从II区离开时到出发点P0的距离必须知道在电场中的平抛位移和在磁场中运动的弦长,根据电场力方向和左手定则正粒子都向N侧运动,所以d=电场位移S+磁场圆的弦L.
【解答】解:正粒子垂直电场进入做类平抛运动,初末位置在45°角的平面MN上,说明位移方向角是45°,
根据分解公式得x=v0t①②③④⑤⑥
速度与水平方向的夹角θ:tanθ=2tan45°=2⑦
连立①②③④⑤⑥化简得 ⑧
进入磁场时与边界MN的夹角为θ﹣45°做匀速圆周运动,
根据牛顿第二定律得⑨
作出原轨迹,则弦长和半径满足关系 ⑩
连立⑨⑩得
所以粒子首次从II区离开时到出发点P0的距离为
13.(20分)(2011•全国卷Ⅱ)装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度.设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响.
【分析】子弹射穿质量为2m、厚度为2d的钢板,由动量守恒和功能关系可以求出他们最后的速度和子弹受到的阻力f;
子弹先射穿第一块钢板,我们仍然采用动量守恒和已知阻力做的功求出子弹的速度V1,再用速度V1穿进第二块钢板,仍然利用动量定理和功能关系求出子弹在第二块钢板中进入的深度d0.
【解答】解:质量为m的子弹以某一速度V0垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿且钢板和子弹获得速度为V,
则由系统动量守恒和摩擦力做功等于系统动能的减少得:
mv0=(m+2m)v…①
…②