(12分)上海到南京的列车已迎来第五次大提速，速度达到v1＝

更新 2022-09-03
科目物理
题型计算题
难度较易
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(12分)上海到南京的列车已迎来第五次大提速，速度达到v₁＝180km/h。为确保安全，在铁路与公路交叉的道口处需装有自动信号灯。当列车还有一段距离才能到达公路道口时，道口应亮起红灯，警告未越过停车线的汽车迅速制动，已越过停车线的汽车赶快通过。如果汽车通过道口的速度v₂＝36km/h，停车线至道口栏木的距离x₀＝5m，道口宽度x＝26m，汽车长l＝15m(如图所示)，并把火车和汽车的运动都看成匀速直线运动。问：列车离道口的距离L为多少时亮红灯，才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口？

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某种加速器的理想模型如题1图所示：两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔 $a$ 、 $b$ ，两极板间电压 $u_{a b}$ 的变化图像如图2所示，电压的最大值为 $U_{0}$ 、周期为 $T_{0}$ ，在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为 $m_{0}$ 、电荷量为 $q$ 的带正电的粒子从板内 $a$ 孔处静止释放，经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间 $T_{0}$ 后恰能再次从 $a$ 孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了 $\frac{1}{100} m_{0}$ 。(粒子在两极板间的运动时间不计，两极板外无电场，不考虑粒子所受的重力)
(1)若在 $t$ =0时刻将该粒子从板内 $a$ 孔处静止释放，求其第二次加速后从 $b$ 孔射出时的动能；
(2)现在利用一根长为 $L$ 的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场，忽略其对管外磁场的影响)，使题15-1图中实线轨迹(圆心为 $O$ )上运动的粒子从 $a$ 孔正下方相距 $L$ 处的 $c$ 孔水平射出，请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管；
(3)若将电压 $u_{a b}$ 的频率提高为原来的2倍，该粒子应何时由板内 $a$ 孔处静止开始加速，才能经多次加速后获得最大动能？最大动能是多少？

题型：未知
难度：未知

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如图所示，长为 $L$ 、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置。将一质量为 $m$ 的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为 $M = k m$ 的小物块相连，小物块悬挂于管口。现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变。(重力加速度为 $g$ )
(1)求小物块下落过程中的加速度大小；
(2)求小球从管口抛出时的速度大小；
(3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于 $\frac{\sqrt{2}}{2} L$

题型：未知
难度：未知

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题13-1图为一理想变压器， $a b$ 为原线圈， $c e$ 为副线圈， $d$ 为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图像如题13-2图所示。若只在 $c e$ 间接一只 $R_{c e} = 400 Ω$ 的电阻，或只在 $d e$ 间接一只 $R_{d e} = 225 Ω$ 的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为 $80 W$ 。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 $U_{a b}$

(2)求只在 $c e$ 间接 $400 Ω$ 的电阻时，原线圈中的电流 $I_{1}$ ；

(3)求 $c e$ 和 $d e$ 间线圈的匝数比 $\frac{n_{c e}}{n_{d e}}$ 。

题型：未知
难度：未知

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扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆。其简化模型如图：Ⅰ、Ⅱ两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为 $L$ ,磁场方向相反且垂直纸面。一质量为 $m$ 、电量为 $- q$ 、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器 $M N$ 板处由静止释放，极板间电压为 $U$ ,粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平和方向夹角 $θ = 30 °$

（1）当Ⅰ区宽度 $L_{1} = L$ 、磁感应强度大小 $B_{1} = B_{0}$ 时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为 $30 °$ ，求 $B_{0}$ 及粒子在Ⅰ区运动的时间 $t_{0}$
（2）若Ⅱ区宽度 $L_{2} = L_{1} = L$ 磁感应强度大小 $B_{2} = B_{1} = B_{0}$ ，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差 $h$ （3）若 $L_{2} = L_{1} = L$ 、 $B_{1} = B_{0}$ ，为使粒子能返回Ⅰ区，求 $B_{2}$ 应满足的条件
（4）若 $B_{1} \neq B_{2}, L_{1} \neq L_{2}$ ，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出。为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同，求B₁、B₂、L₁、_、L₂_、之间应满足的关系式。

题型：未知
难度：未知

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如图所示，在高出水平地面 $h = 1.8 m$ 的光滑平台上放置一质量 $M = 2 k g$ 、由两种不同材料连接成一体的薄板 $A$ ，其右段长度 $l_{1} = 0.2 m$ 且表面光滑，左段表面粗糙.在 $A$ 最右端放有可视为质点的物块 $B$ ，其质量 $m = 1 k g$ ， $B$ 与 $A$ 左段间动摩擦因数 $μ = 0.4$ 。开始时二者均静止，先对 $A$ 施加 $F = 20 N$ 水平向右的恒力，待 $B$ 脱离 $A$ ( $A$ 尚未露出平台)后，将 $A$ 取走。 $B$ 离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离 $x = 1.2 m$ （取 $g = 10 m / s^{2}$ ）。求：

(1) $B$ 离开平台时的速度 $v_{B}$ 。

(2)B从开始运动到刚脱离 $A$ 时， $B$ 运动的时间 $t_{B}$ 和位移 $x_{B}$ 。

(3) $A$ 左段的长度 $l_{2}$ 。

题型：未知
难度：未知

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