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某同学为研究小灯泡(最大电压不超过2.5V,最大电流不超过0.55A)的伏安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材:

A.电压表V1(量程是3V,内阻是6kΩ的伏特表)

B.电压表V2(量程是15V,内阻是30kΩ的伏特表)

C.电流表A1(量程是0.6A,内阻是0.5Ω的安培表)

D.电流表A2(量程是3A,内阻是0.1Ω的安培表)

E.滑动变阻器R1(阻值范围0~5Ω),额定电流为3A

F.滑动变阻器R2(阻值范围0~100Ω),额定电流为0.6A

直流电源(电动势E=3V,内阻不计)、待测小灯泡、开关及导线若干.

该同学设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据(I和U分别表示实验测得的流过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压).

I/A

0

0.12

0.21

0.29

0.34

0.38

0.42

0.45

0.47

0.49

0.50

U/V

0

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

①为提高实验结果的准确程度,请在上面的方框中(图1)画出实验电路原理图;(并在电路图上标注清楚所选的器材前)

②在图2中描出该小灯泡的伏安特性曲线

③据图(a)中描出的伏安特性曲线可知,该小灯泡的电阻随温度而变化的情况为:

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C. 一小段通电导线放在磁感应强度为零处,它所受磁场力一定为零

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(1)已知地球质量约是月球质量的81倍,地球半径约是月球半径的4倍.将月球和地球都视为质量分布均匀的球体,不考虑地球、月球自转及其他天体的影响.求月球表面重力加速度g月与地球表面重力加速度g的比值.

(2)由于月球表面无大气,无法利用大气阻力来降低飞行速度,我国科学家用自行研制的大范围变推力发动机实现了探测器中途修正、近月制动及软着陆任务.在避障段探测器从距月球表面约100m高处,沿与水平面成夹角45°的方向,匀减速直线运动到着陆点上方30m处.已知发动机提供的推力与竖直方向的夹角为θ,探测器燃料消耗带来的质量变化、探测器高度变化带来的重力加速度g月的变化均忽略不计,求此阶段探测器的加速度a与月球表面重力加速度g月的比值.

(3)为避免探测器着陆过程中带来的过大冲击,科学家们研制了着陆缓冲装置来吸收着陆冲击能量,即尽可能把探测器着陆过程损失的机械能不可逆地转变为其他形式的能量,如塑性变形能、内能等,而不通过弹性变形来储存能量,以避免二次冲击或其他难以控制的后果.

已知着陆过程探测器质量(包括着陆缓冲装置)为m,刚接触月面时速度为v,从刚接触月面开始到稳定着陆过程中重心下降高度为H,月球表面重力加速度为g月,着陆过程中发动机处于关闭状态,求着陆过程中缓冲装置吸收的总能量及探测器受到的冲量.

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