高中物理计算题

[物理——选修3-4]
（1）如图所示，为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，波速为10m/s，P和Q分别是离坐标原点O为2m和6m的质点，则以下说法正确的是      （填入选项前的字母，有填错的不得分）

A．若原点O为波源，则在t=0.25s时刻质点P的速度沿y轴正方向，加速度沿y轴负方向

B．若原点O为波源，则在t=0.25s时刻质点P的速度沿y轴负方向，加速度沿y轴正方向

C．若质点Q为波源，则在t=0.35s时刻质点P的速度正在减小

D．若质点Q为波源，则在t=0.35s时刻质点P的位移为-2.5cm

（2）某透明物体的横截面如图所示，其中ABC为直角三角形，AB为直角边，长度为2L，ABC=45°，ADC为一圆弧，其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n=2.0。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入透明物体，试由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域，并求此区域的圆弧长度s。（不考虑经ADC圆弧反射后的光线）

如图所示，平面直角坐标系的y轴竖直向上，x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称，距离为2a。有一簇质量为m、带电量为+q的带电微粒，在平面内，从P点以相同的速率斜向右上方的各个方向射出（即与x轴正方向的夹角θ，），经过某一个垂直于平面向里、磁感应强度大小为的有界匀强磁场区域后，最终会聚到Q点，这些微粒的运动轨迹关于y轴对称。为保证微粒的速率保持不变，需要在微粒的运动空间再施加一个匀强电场。重力加速度为g。求：
（1）匀强电场场强E的大小和方向；
（2）若微粒在磁场中运动的轨道半径为，求与轴正方向成30°角射出的微粒从P点运动到Q点的时间；
（3）若微粒从P点射出时的速率为v，试推出在的区域中磁场的边界点坐标与之间满足的关系式。

在研究摩擦力的实验中，将木块放在水平长木板上，如图（a）所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大。分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力F_f 随拉力F的变化图像，如图（b）所示。已知木块质量为8.0kg，重力加速度g＝10m/s²，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。
（1）求木块与长木板间的动摩擦因数；
（2）如图（c），木块受到恒力F＝50N 作用，方向与水平成θ＝37°角斜向右上方，求木块从静止开始沿水平面做匀变速直线运动的加速度；
（3）在（2）中拉力F作用2.0s后撤去，计算再经过多少时间木块停止运动？整个运动过程中摩擦力对木块做了多少功？

如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用R=3Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s'后停下，在滑行s'的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J。求：

（1）拉力F作用过程中，通过电阻R上电量q；
（2）导体杆运动过程中的最大速度v_m；
（3）拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热。

图(甲)                   图(乙)

如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10^-5C的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B₁= 15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B₂=5T的匀强磁场．现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力F_N随高度h变化的关系如图所示．g取10m/s²，不计空气阻力．求：
（1）小球刚进入磁场B₁时的加速度大小a；
（2）绝缘管的长度L；
（3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离△x．

 

如题25图所示，固定的倾角为= 45⁰、间距为L的光滑金属直杆ce和c'e'与半径为r的竖直光滑绝缘圆弧轨道abc和a'b'c'分别相切于c和c'点，两切点与对应圆心连线与竖直方向夹角也为= 45⁰，a点和a' 点分别是两圆弧竖直最高点，e点和e'点间用导线连接阻值为R的电阻，在两直杆间cc'和dd'平面区域内有与其垂直的磁场（图中未画出），磁感应强度分布B = B₀ sin()，式中x为沿直杆向下离开边界dd'的距离，且．现
有一长度为L、电阻为R的导体棒在外力F（图中来画出）作用下，以速度v₀从磁场边界dd'沿直杆向下匀速通过磁场，到达边界cc'时撤去外力F，导体棒能沿圆弧轨道恰好通过最高处aa' 金属杆电阻、空气阻力不计，重力加速度为g．试求：
（1）导体棒恰好通过圆弧轨道最高处aa' 时的速度大小v；
（2）导体棒匀速运动时的速度v₀；
（3）导体棒通过磁场过程中，导体棒上增加的内能．

如题24图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，板上有正对的小孔，N板右侧有两个宽度分别为d和2d的匀强磁场区域，磁感应强度大小分别为2B和B，方向分别垂直于纸面向里和向外．板左侧电子经小孔O₁进入两板间，O₂在磁场边界上，O₁O₂连线过板上正对的小孔且与磁场边界垂直，电子的质量为m，电荷量大小为e，电子重力和进入两板间初速度可以忽略．求：

（1）当两板间电势差为U₀时，求从N板小孔射出的电子的速度v₀；
（2）两金属板间电势差U在什么范围内，电子不能进入右侧磁场区域；
（3）如果电子从右边界的P点穿出，P与O₂间距离为2d，求两金属板间电势差U大小。

节日燃放的烟花弹射到最高点爆炸散开形成多彩绚丽的景色，给节日增添了几分喜庆．在2010年除夕夜的重庆某地，某人在观看竖直发射的烟花时，看到烟花爆炸时的视线与水平方向夹角为53⁰，看见爆炸到听见爆炸声的间隔时间是1.5s，设烟花燃放点与观察者在同一水平面上，不计空气阻力，忽略光在空中传播时间和观察者高度．（己知sin53⁰ = 0.8，cos53⁰ = 0.6，声速v_o = 340m/s，g = 10m/s²）．求：
（1）烟花燃放点与观察者问的水平距离；
（2）烟花爆炸点距地面高度；
（3）烟花弹射离地时的速度．

模块3-5试题
（I）        首先提示了原子具有复杂的结构，     首先揭示了原子核具有复杂的结构。

A．电子的发现	B．质子的发现
C．中子的发现	D．天然放射现象的发现

（II）介子由两个夸克构成，而夸克之间的相互作用相当复杂。研究介子可通过用高能电子与其发生弹性碰撞来进行。由于碰撞过程难于分析，为掌握其主要内涵，人们假设了一种简化了的“分粒子”模型。其主要内容为：电子只和介子的某部分（比如其中一个夸克）做弹性碰撞。碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子。“分粒子”模型可用下面的简化模型来阐述：一个电子质量为m₁，动能为E₀，与介子的一个夸克（质量为m₂）做弹性碰撞。介子里另一个夸克的质量为m₃，夸克间以一根无质量的弹簧相连。碰撞前夸克处于静止状态，弹簧处于自然长度。试求：
（1）夸克m₂与电子碰撞后所获得的动能
（2）介子作为一个整体所具有的以弹簧弹性势能形式代表的介子的最大内能。

模块3—4试题
（I）下列说法中正确的是                  

A．交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理

B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越人，所以激光可以比无线电波传递更多的信息

C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显

D．地面上测得静止的直杆长为￡，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L

（II）平行光a垂直射向一半径为斤的玻璃半球的平面，其截面如图甲所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，则玻璃球对a光的折射率为         ，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为v_a和v_b，则v_a    v_b（选填“>”、  “<”或“=”）。

（III）一列简谐横波在t=0时刻的波形如图乙所示，质点P此时刻沿一y运动，
波速为5m／s，那么
①该波沿         （选填“+x”或“-x”）方向传播；
②图中Q点（坐标为x=7.5m的点）的振动方程y=       cm；

模块3．3试题 
（I）下列说法正确的是           （填入正确选项前的字母，每选错一个扣2分，最低得分为0分）

A．在使两个分子间的距离由很远（r>10一9fn）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大

B．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增人

C．通过科技创新，我们能够研制出将内能全部转化为机械能而不产生其他影响的热机

D．无论什么物质，只要它们的物质的量相同就含有相同的分子个数

E．有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体
F．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离小
（II）如图所示装置为火灾报警器的部分原理图：试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声。在27℃时，下端封闭的空气柱长度L。为20cm，水银上表面与导线端点的距离L₂z为l0cm，管内水银柱的长度h为8cm，大气压强Po=75cmHg，则
（1）当温度达到多少报警器会报警?
（2）如果再往玻璃管内注入H=8cm高的水银柱，该装置可在多少温度时报警?

如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E=1．0×10²V／m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h=0．80m的C处有一粒子源，可在纸面内向水平线以下的各个方向均匀放出带电粒子，带电粒子的初速度，质量为，电荷量为，粒子最终落在金属板上。若不计粒子重力，求：
（1）粒子源所在处C点的电势；
（2）带电粒子打在金属板上时的动能；
（3）若只将电场换为匀强磁场，磁场分布在半径为力，圆心在C点的圆形区域内，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0．5T，从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围。（结果保留两位有效数字，）

一质量等于0．5kg的滑块以6m／s的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面，某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图。求：（g取10m／s）
（1）滑块与斜面间的动摩擦因数；（结果可用根式表示）
（2）判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回，求出返回斜面底端时的动能：若不能返回，求出滑块在斜面上滑行的最大位移。

如图所示，光滑水平地面上方被竖直平面MN分隔成两部分，左边（包括竖直平面MN）有匀强磁场B，右边有匀强电场E₀（图中未标）。在O点用长为L＝5m的轻质不可伸长的绝缘细绳系一质量m_A＝0.02kg、带负电且电荷量q_A＝4×10^－4C的小球A，使其在竖直平面内以速度v_A＝2.5m/s沿顺时针方向做匀速圆周运动，运动到最低点时与地面刚好不接触。处于原长的轻质弹簧左端固定在墙上，右端与质量m_B＝0.01kg、带负电且电荷量q_B＝2×10^－4C的小球B接触但不连接，此时B球刚好位于M点。现用水平向左的推力将B球缓慢推到P点（弹簧仍在弹性限度内），推力所做的功是W＝2.0J，当撤去推力后，B球沿地面向右运动到M点时对地面的压力刚好为零，继续运动恰好能与A球在最低点发生正碰，并瞬间成为一个整体C（A、B、C都可以看着质点），碰撞前后总电荷量保持不变，碰后瞬间匀强电场大小变为E₁＝1×10³ N/C，方向不变。g＝10m/s²。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向？
（2）匀强电场的电场强度E₀的大小和方向？
（3）整体C运动到最高点时绳对C的拉力F的大小？

在电场强度为E的匀强电场中，一条与电场线平行的直线上有两个静止的小球A和B (均可看作质点)，两小球的质量均为m，A球带电荷量为+Q，B球不带电。开始时两球相距L，只在电场力的作用下，A球开始沿直线运动，并与B球发生正对碰撞。碰撞中A、B两球的总动能无损失，A、B两球间无电荷转移，重力不计。问：
（1）A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞?
（2）第一次碰撞后，A、B两球的速度各为多大?
（3）第一次碰撞后，要经过多长时间再次发生碰撞?