高中物理综合题

如图11-3-17所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面并指向纸面外，磁感应强度为B，一带正电的粒子以速度V₀从O点射入磁场，入射方向在xoy平面内，与x轴正方向的夹角为θ，若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之比(比荷)q/m．

如图11-1-12所示，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l=0.5m，左端连接电源，电动势E=6V，内阻r=0.9Ω和可变电阻R，在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Ω的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量为m=20g的重物，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，改变可变电阻的阻值，在1Ω≤R≤5Ω的取值范围内都能使MN处于静止，求匀强磁场的磁感应强度．（g=10m/s²）

长为1.2m,质量为1kg的金属杆静止于相距1m的两水平轨道上，金属杆中通有方向如图11-1-11所示、大小为20A的恒定电流，两轨道内外存在竖直方向的匀强磁场．金属杆与轨道间的动摩擦因数为0．6，（1）欲使杆向右匀速运动，求磁场的磁感应强度大小和方向（）；（2）欲使杆向右以加速度为作匀加速运动，求磁场的磁感应强度大小．

如图所示，光滑绝缘半球槽的半径为R，处在水平向右的匀强电场中，一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下，滑到最低位置B时，对轨道的压力为2mg.求：

（1）小球所受电场力的大小和方向；
（2）带电小球在滑动过程中的最大速度.

如图所示，质量为m、带电荷量为+q的粒子在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出，粒子在运动中受阻力大小恒定为f.

（1）如果在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证粒子仍沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值;
（2）若加上大小一定、方向水平向左的匀强电场，仍能保证粒子沿v0方向做直线运动，并经过一段时间后又返回O点，求粒子回到O点时的速率.

一辆小汽车通过长1100米的隧道，小汽车刚进隧道时的速度是10m/s，出隧道时的速度是12m/s，(小汽车可看成质点)求：小汽车过隧道时的加速度是多大？

如图所示,一不透明的圆柱形容器内装满折射率为的透明液体,容器底部正中央O点处有一点光源S,平面镜MN与底面成45°角放置.若容器高为2 dm,底边半径为(1+) dm,OM="1" dm,在容器中央正上方1 dm处水平放置一足够长的刻度尺.求光源S发出的光线经平面镜反射后,照射到刻度尺上的长度.(不考虑容器侧壁和液面的反射)

如图甲所示,一个足够长的U形金属管导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽度为l="0.50" m.一根质量为m="0.50" kg的均匀金属棒ab横跨在导轨上且接触良好,abMP恰好围成一个正方形.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节、竖直向上的匀强磁场中.ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为Fm="1.0" N,ab棒的电阻为R="0.10" Ω,其他各部分电阻均不计.开始时,磁感应强度B0="0.50" T.

(1)若从某时刻(t=0)开始,调节磁感应强度的大小,使其以="0.20" T/s的变化率均匀增加，求经过多长时间ab棒开始滑动.此时通过ab棒的电流大小和方向如何?
(2)若保持磁感应强度B0的大小不变,从t=0时刻开始,给ab棒施加一个水平向右的拉力,使它以a="4.0" m/s2的加速度匀加速运动，推导出此拉力FT的大小随时间t变化的函数表达式，并在图乙所示的坐标图上作出拉力FT随时间t变化的FT-t图线.

如图甲所示,空间有一宽为2L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外.abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框,总电阻值为R.线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域.在运动过程中,线框ab、cd两边始终与磁场边界平行.设线框刚进入磁场的位置x=0,x轴沿水平方向向右.
在下面的乙图中,画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象(其中U0=BLv).

甲

乙

取一根轻质弹簧，上端固定在铁架台上，下端系一金属小球，如图甲所示.把小球沿竖直方向拉离平衡位置后释放，小球将在竖直方向做简谐运动（此装置也称竖直弹簧振子）.一位同学用此装置研究竖直弹簧振子的周期T与小球质量m的关系.他多次换用不同质量的小球并测得相应的周期，现将测得的六组数据，用“·”标示在以m为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，如图乙所示.
（1）假设图乙中图线的斜率为b，写出T与m的关系式；
（2）求得斜率b的值是多少？（保留两位有效数字）

风力发电作为一种无污染、低成本的电力产业，发展前景广阔.我国风力资源丰富，到2000年底，我国风力发电机的总装机容量已达264万千瓦.风力发电的原理是利用风推动叶轮转动，将风的动能转化为叶轮的动能，再将叶轮的动能转化为电能.
（1）设空气的密度为ρ，叶轮每个车叶的长度均为L，正对叶轮的水平风速为v，整个发电机的效率为η，那么每台发电机发出的电功率P=_____________.
（2）我国研制Wd646型风力发电机，每个车叶的长度L="22" m，当风速达到v="15" m/s时，其输出的电功率可达P="600" kW.求该风力发电机将风的动能转化为电能的总效率η.（空气密度ρ="1.29" kg/m3）

如图所示,平面镜M与竖直巨型光屏平行放置,其与光屏之间的距离为L,由小孔S处垂直光屏向平面镜中点O射入一束氦氖激光,现平面镜M以其中点O为轴逆时针匀速旋转,角速度为ω,求：

(1)平面镜转过15°时,光屏上形成的光点P至S的距离.
(2)平面镜转动时间t(t<)时,激光束在光屏上形成的光点移动的速度.

如图所示是做光电效应实验的装置简图.在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9 eV),A为阳极.在a、b间不接任何电源.用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K ,会发现电流表指针有偏转.这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1 V时,电流表的示数刚好减小到零.求：

(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向.
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek是多少?
(3)入射的单色光的频率是多少?

如下图所示，水平地面上方的H高区域内有匀强磁场，水平界面PP′是磁场的上边界，磁感应强度为B，方向是水平的，垂直于纸面向里.在磁场的正上方，有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab长为l1,bc长为l2,H>l2,线框的质量为m、电阻为R.现使线框abcd从高处自由落下，ab边下落的过程中始终保持水平，已知线框进入磁场的过程中的运动情况是：cd边进入磁场以后，线框先做加速运动，然后做匀速运动，直到ab边到达边界PP′为止.从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中，线框中产生的焦耳热为Q.求：

（1）线框abcd在进入磁场的过程中，通过导线的某一横截面的电荷量是多少？
（2）线框是从cd边距边界PP′多高处开始下落的？
（3）线框的cd边到达地面时线框的速度大小是多少？

现在家家户户都安装了漏电保护器，有人认为它与保险丝的作用一样，用电器电流大时，它自动跳闸，起到保险丝的作用，只是不熔断。其实不是这样，它的作用与保险丝的作用完全不一样，它是只管漏电(跑电，与大地相连)而不管短路，当然，当电流大到某一极限值时它也跳闸。漏电保护器是保护人的生命安全的，一旦有人触电，它会立即跳闸，切断电源。它的原理图如图所示。当用电器一端有人触电(或漏电)时，套在闭合铁芯上的线圈就向传感器发出信号，通过自动电路，切断电源。试说明漏电保护器的原理。