如图所示. 半径分别为a、b的两同心虚线圆所围区域分别存在电场和磁场,中心O处固定一个半径很小(可忽略不计)的金属球,在小圆空间内存在沿水平的径向辐向电场。小圆周与金属球间电势差为U,两圆之间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,设有一个带负电的粒子从金属球表面沿x轴正方向以很小的初速度逸出,粒子质量为m,电荷量为q.(不计粒子的重力,忽略粒子逸出的初速度)求:
(1)粒子到达小圆周上时的速度为多大?
(2)粒子以(1)中的速度进入两圆间的磁场中,当磁感应强超过某一临界值时,粒子将不能到达大圆周,求此磁感应强度的最小值B.
(3)若磁感应强度取(2)中最小值,且,要使粒子恰好第一次沿逸出方向的反方向回到原出发点,粒子需经过多少次回旋?并求粒子在磁场中运动的时间.(设粒子与金属球正碰后电量不变且能以原速率原路返回)
如图甲所示,物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和mB="3.0kg." 用轻弹簧栓接,放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙相接触. 另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不再分开,物块C的v-t图象如图乙所示.求:
(1)物块C的质量mC;
(2)墙壁对物块B的弹力在4 s到12s的时间内对B做的功W及对B的冲量I的大小和方向;
(3)B离开墙后的过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep。
一个物块放置在粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图(a)所示. 速度v随时间t变化的关系如图(b)所示(g=10m/s2). 求:
(1)1s末物块所受摩擦力的大小ft;
(2)物块在前6s内的位移大小s;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.
〔物理选修3—5〕
(1)下列说法中正确的是 (填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.光电效应实验证实了光具有粒子性 |
B.太阳辐射能量主要来自太阳内部的裂变反应 |
C.按照玻尔理论,电子沿某一轨道绕核运动,若其圆周运动的频率是ν,则其发光频率也是ν |
D.质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2和m3,当一个质子和一个中子结合成一个氘核时,释放的能量是(m1+m2-m3)c2 |
(2)光滑水平面上,用弹簧相连接的质量均为2 kg的A、B两物体都以v0=6m/s速度向右运动,弹簧处于原长。质量为4 kg的物体C静止在前方,如图所示,B与C发生碰撞后粘合在一起运动,求:
①B、C碰撞刚结束时的瞬时速度;
②在以后的运动过程中,物体A是否会有速度等于零的时刻?试通过定量分析,说明你的理由。
〔物理选修3—4〕
(1)如图(甲)是沿x轴正方向传播的一列横波在t=0的一部分波形,此时P点的位移为y0。则此后P点的振动图象是如图(乙)中的 (填入选项前的字母,有填错的不得分)
(2)如图所示,将一个折射率为n的透明长方体放在空气中,矩形ABCD是它的一个截面,一单色细光束入射到P点,入射角为θ。,求:
①若要使光束进入长方体后能射至AD面上,角θ的最小值为多少?
②若要此光束在AD面上发生全反射,角θ的范围如何?
如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。如图所示,将甲、乙两阻值相同,质量均为m的相同金属杆放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲、乙相距 l。从静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力,使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动,且加速度大小a=gsinθ,乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动。
(1)求每根金属杆的电阻R为多少?
(2)设刚释放金属杆时开始计时,写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F
随时间t的变化关系式,并说明F的方向。
(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙金属杆共产生热量Q,试求此过程中
外力F对甲做的功。
如图所示,ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合。现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放。
(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求此h的值。(取g=10m/s2
22.(20分)
滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”,具有很强的观赏性。如图所示,abcdef为同一竖直平面内的滑行轨道,其中bc段水平,ab、dc和ef均为倾角q=37o的斜直轨道,轨道间均用小圆弧平滑相连(小圆弧的长度可忽略)。已知H1="5" m,L="15" m,H2="1.25" m,H3 =12.75 m,设滑板与轨道之间的摩擦力为它们间压力的k倍(k=0.25),运动员连同滑板的总质量m = 60kg。运动员从a点由静止开始下滑从c点水平飞出,在de上着陆后,经短暂的缓冲动作后只保留沿斜面方向的分速度下滑,接着在def轨道上来回滑行,除缓冲外运动员连同滑板可视为质点,忽略空气阻力,取g="l0" m/s2,sin37o=06,cos37o=08。求:
(1)运动员从c点水平飞出时的速度大小v;
(2)运动员在de着陆时,沿斜面方向的分速度大小v。;
(3)设运动员第一次和第四次滑上ef道时上升的最大高度分别为hl和h4,则hl:h4等于多少?
21.(19分)
图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为圆心、圆心角为90o的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右端面平行。由离子源发出的一质量为m、电荷量为g的正离子(初速度为零,重力不计)经加速电场加速后,从M点垂直于电场方向进入静电分析器,沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动,从N点射出,接着由P点垂直磁分析器的左边界射入,最后垂直于下边界从Q点射出并进入收集器。已知Q点与圆心02的距离为d。求:
(1)磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
(3)现将离子换成质量为0.9m、电荷量仍为g的另一种正离子,其它条件不变。试直接指出该离子进入磁分析器时的位置,它射出磁场的位置在Q点的左侧还是右侧?
[物理--选修3-5]
(1)下列说法正确的是( )
A. |
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B. | 太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变 |
C. | 大量的处于 n=5能级的氢原子只能够发出6条谱线 |
D. | α粒子散射实验证实原子核是由中子和质子组成的 |
(2)光滑水平面上有一质量为 M滑块,滑块的左侧是一光滑的 圆弧,圆弧面下端与水平面相切,圆弧半径为 R="l" m,一质量为 m的小球以速度v 0,向右运动冲上滑块。已知 M=4 m,g取l0m/s 2,若小球刚好没
跃出 圆弧的上端。求:
①小球的初速度 v 0是多少?
②滑块获得的最大速度是多少?
[物理—选修3-4]
(1)如右图所示为xy平面内沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图像,波速为1cm/s,此时P点沿-y轴方向运动,关于图上x=0.3cm处的Q点的说法正确的是
A.t=0时,速度方向沿-y轴方向 |
B.t=0.1s时,速度最大 |
C.t=0.1s时,加速度方向沿-y轴方向 |
D.t=0.3s时,加速度为零 |
(2)一半径为R的1/4球体放置在水平面上,球体由折射率为的透明材料制成.现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后
再从球体竖直表面射出,如图所示.已知入射光线与桌面的距离为
.求出射角θ.
[物理——选修3-3]
(1)以下说法正确的是 ( )
A.当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大 |
B.已知某物质的摩尔质量为M,密度为![]() ![]() |
C.自然界发生的一切过程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生 |
D.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力 |
(2)如图所示,质量为m=10kg的活塞将一定质量的理想气体密封在气缸中,开始时活塞距气缸底高度h1=40cm.此时气体的温度T1=300K.现缓慢给气体加热,气体吸收的热量Q=420J,活塞上升到距气缸底h2=60cm.已知活塞面积S=50cm2,大气压强P0=1.0
105Pa,不计活塞与气缸之间的摩擦,g取l0m/s2.求
①当活塞上升到距气缸底h2时,气体的温度T2
②给气体加热的过程中,气体增加的内能△U
如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒a和b与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计。整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,在t=0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动。已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=300,g取10m/s2,不计两导棒间的相互作用力。
(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?
(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上匀速运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;
(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字)。
如图所示,半径R = 0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD = 2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E = 40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B = 1.0T,方向垂直纸面向外。两个质量均为m = 2.0×10-6kg的小球a和b,a球不带电,b球带q = 1.0×10-6C的正电,并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合在一起飞入复合场中,最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f = 0.1mg, PN =
,取g =10m/s2。a、b均可作为质点。(结果保留三位有效数字)求:
(1)小球a与b相碰后瞬间速度的大小v
(2)水平面离地面的高度h
(3)从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运动过程中,ab系统损失的机械能ΔE。
一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg, mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长。现滑块A被水平飞来的质量为mC=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能
(3)B可获得的最大动能