24.(14分)
某校同学利用如甲图所示的实验装置研究一光滑小球运动时对轨道压力的规律.该装置位于竖直面内,倾斜轨道AB和圆弧轨道BC在B点相切,圆轨道的半径为r。让质量为m的小球,从轨道AB上高H处的A点滑下,用力传感器测出小球经过最高点C 时对轨道的压力.改变小球下滑的初速度幻,可测出小球经过最高点C时对轨道压力F 的对应值,g取10m/s2.
(1)试写出压力F的大小随小球初速度v0变化的关系式;
(2)若测得小球质量m=0.2kg,圆弧半径r=-0.4m,压力F的最小值为5N,试确定小球下落的高度H,并在乙图的坐标上定性地画出F – v0 的图象.
25.(18分)
如图(a)所示,在xOy竖直平面直角坐标系中,有如图(b)所示的随时间变化的电场,电场范围足够大,方向与y轴平行,取竖直向上为正方向;同时也存在如图(c)所示的随时间变化的磁场,磁场分布在x1≥x≥0、y1≥y≥-y1的虚线框内,方向垂直坐标平面,并取向内为正方向。在t=0时刻恰有一质量为m=4×10-5kg、电荷量q:1×10-4C的带正电小球以v0=4m/s的初速度从坐标原点沿x轴正向射入场区,并在0.15s时间内做匀速直线运动,g取10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80。求:
(1)磁感应强度昂的大小;
(2)0.3s末小球速度的大小及方向:
(3)为确保小球做完整的匀速圆周运动,x1和y1的最小值是多少?
26.(14分)
在研究性学习中,某实验小组进行了铜与稀硝酸反应的实验探究。有三位学生设计了以下三种实验方案。如图所示:
(1)写出稀硝酸与铜反应的化学方程式 。
(2)甲同学用图I装置进行实验,在圆底烧瓶中加入20rnL6m01/LHNO3和2g薄铜片,在反应开始时,可观察到水槽内的导管中水面先慢慢上升到一定高度,此后又回落,然后有气泡从导管口冒出。试说明产生上述现象的原因 。
(3)乙同学将甲的实验进行了改进,采用了图Ⅱ装置进行实验。
①在实验中,要使B中的气体始终保持无色,其操作是 。
②如果开启a和c,关闭b,装置里液面上空间的体积为VmL,空气中氧气的体积分数为21%,实验在标准状况下进行,全部氧气通过反应转化为硝酸;实验开始时加入的铜为mg,实验完毕后剩余的铜为ng,所得溶液体积也是VmL。则所得溶液的物质的量浓度是 。
(4)丙同学采用图Ⅲ装置进行实验,将活塞打开,从U形管的长管口注入稀硝酸,一直注到U形管短管中充满液体时,立即关闭活塞。铜与稀硝酸开始反应产生NO气体。
①当 时反应、自动停止,在 处观察到无色的NO气体。
②为了证明Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO,而不是N2,需要的简单操作是 。
③图Ⅲ装置与图I、图II装置相比,优点是 。