试题精选[上学期]

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名称 试题精选[上学期]
格式 rar
文件大小 277.1KB
资源类型 教案
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2006-10-12 10:57:00

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文档简介

1、为了测量量程为3V的电压表V1的内阻(内阻约为2000欧),实验室可以提供的器材有:电流表A1,量程为0.6A内阻为0.1欧;电压表V2,量程为5V,内阻约为3500欧;电阻箱R1的阻值范围为0-9999欧;电阻箱R2阻值范围为0-99.9欧;滑动变阻器R3的最大阻值约为100欧,额定电流1.5A;电源E,电动势6V,内阻约为0.5欧;单刀单掷开关S,导线若干。
请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1的内阻的实际电路,画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确。
写出计算电压表V1的内阻RV的计算公式为RV= 。
2、由于地球和它周围的物体之间存在着跟它们的位置有关的万有引力,所以它们之间也存在势能,这种势能叫引力势能。如果取离地球中心无穷远处为引力势能的零点,则质量为m的物体在距地球中心为r处的引力势能为EP=-GMm/r。设G是万有引力常量,地球质量为M,地球的半径为R。要发射一颗离地心距离为r的人造地球卫星,则它在地面时的发射速度为多少?(不计空气阻力)
3、具有质量的物体周围存在着引力场。万有引力和库仑力有类似的规律,因些我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力场场强。由此可得,与质量为M的质点相距r处的引力场场强的表达式为(万有引力常量用G表示)( )
A、EG=GM/r2 B、EG=GM/r
C、EG=M/Gr2 D、EG=G/r2
4、一个具有动能EK0=20.4eV、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原子发生对心碰撞(正碰),已知氢原子的能级图如图所示,则关于处于葫态的氢原子向激发态跃近的说法中正确的是 ( )
A、可能跃近到n=2的第一激发态
B、可能跃近到n=3的第二激发态
C、可能跃近到n=4的第三激发态
D、不可能发生跃近
5、如图所示,A为一固定的超导体圆环,条形磁铁B从左侧无穷远处沿圆环轴线移向圆环,穿过后移到右侧无穷远处。如果磁铁有移动是匀速的,则
A、磁铁移近时受到圆环的斥力,离开时受到圆环的引力
B、磁铁的整个运动过程中,圆环中电流方向不变
C、磁铁的中心通过环面时,圆满环的电流最大
D、磁铁的中心通过环面时,圆满环的电流为零
6.气象卫星是用来拍摄云层照片、观测气象资料和测量气象数据的。我国先后自行成功研制和发射了“风云一号”和“风云二号”两颗气象卫星。“风云一号”卫星轨道与赤道平面垂直并且通过两极,每12小时巡视地球一周,称“极度地圆轨道”。“风云二号”气象卫星轨道平面在赤道平面内称为“地球同步卫星”,则“风云一号”卫星比“风云二号”卫星 ( ABC )
A、发射速度小 B、线速度大
C、覆盖地面区域大 D、向心加速度小
7、如图所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v匀速运动,物体与传送带间的动摩擦系数为μ,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从释放到相对静止这一过程下述说法正确的是非曲直 ( )
A、电动机做的功1/2mv2
B、磨擦力对物体做的功为mv2
C、传送带克服磨擦力做功1/2mv2
D、电动机增加的功率为μmgv
8、如图所示,圆O在匀强电场中,场强方向与圆O所在平面平行带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力的作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电粒子的动能最大,图中O 是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成α角的弦,则匀强电场院的方向 ( C )
A、沿AB方向 B、沿AC方向
C、沿BC方向 D、沿OC方向
9、如图所示电路中,自感系数较大的线圈L的直流电阻不计,下列操作中能使电容器C的A板带正电的是 ( B )
A、S闭合的瞬间
B、S断开的瞬间
C、S闭合,电路稳定后
D、S闭合,向左移动变阻器触头
10、2003年全世界物理学家评选出“十大
最美物理实验“,排名第一的为1961年物
理学家利用“托马斯·杨双缝干涉实验“装
置进行电子干涉的实验。从辐射源射出的电
子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹,该实验说明(C)
光具有波动性
光具有波、粒二象性
微观粒子也具有波动必性
微观粒子也是一种电磁波
11、科技馆中有一个展品,如图所示,在较暗处有一个不断均匀滴水的龙头,在一种特殊的灯光照射下,可观察到一个个下落的水滴,缓缓调节水滴下落的时间间隔到适当情况,可看到一种奇特的现象,水滴似乎不再下落,而是像固定在图中A、B、C、D四个位置不动.一般要出现这种现象,照明光源应该满足(g=10m/s2)
A、普通光源即可
B、间歇发光,间歇时间1.4s
C、间歇发光,间歇时间0.14s
D、间歇发光,间歇时间0.2s
12、用纳米技术处理过的材料叫纳米材料,其性质与处理前相比会发生很多变化,如机械性能会成倍地增加,对光的反射能力会变得非常低,熔点会大大降低,甚至有特殊的磁性质。
现有一种纳米合金丝,欲测出其伸长量x与所受拉力F、长度L、截面直径D的关系。
⑴测量上述物理量需要的主要器材是: 、 、 等。
⑵若实验中测量的数据如下表所示,根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式:
x= (若用到比例系数,可用k表示)
长度L/cm
50.0
100.0
200.0
5.00
0.040
0. 20
0.40
0.80
10.00
0.040
0. 40
0.80
1.60
5.00
0.080
0. 10
0.20
0.40
⑶在研究并得到上述关系的过程中,主要运用的科学研究方法是 (只需写出一种)
⑷若有一根合金丝的长度为20cm,截面直径为0.200mm,使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一,那么这根合金丝能承受的最大拉力为 N。
13、如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动。在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装了的电火花计时器。
(1)请将下列实验步骤按先后排序:        。
A.使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触
B.接通电火花计时器的电源,使它工作起来
C.启动电动机,使圆形卡纸转动起来
D.关闭电动机,拆除电火花计时器;研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示),写出角速度ω的表达式,代入数据,得出ω的测量值
(2)要得到ω的测量值,还缺少一种必要的测量工具,它是    。
A.秒表   B.毫米刻度尺   C.圆规    D.量角器
(3)写出角速度ω的表达式,并指出表达式中各个物理量的意义:          
                               。
(4)为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠,在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时,可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆,而是类似一种螺旋线,如图丙所示。这对测量结果有影响吗?     
13、科学探究活动通常包括以下环节:提出问题,作出假设,制定计划,搜集证据,评估交流等.一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下:
A.有同学认为:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关.
B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设.
C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图(a)是对应的位移一时间图线.然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度一时间图线,如图(b)中图线l、2、3、4、5所示.
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设.回答下列提问:
(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是_____.
(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做_____运动,表中X处的值为.
(3)图(b)中各条图线具有共同特点,“小纸杯”在下落的开始阶段做_____运动,最后“小纸杯”做:运动.
(4)比较图(b)中的图线l和5,指出在1.0~1.5s时间段内,速度随时间变化关系的差异:_________________________________________________。
时间(s)
下落距离(m)
0.0
0.000
0.4
0.036
0.8
0.469
1.2
0.957
1.6
1.447
2.O
X
14、在建筑工地上,我们常常看到工人用重锤将柱桩打入地下的情景。对此,我们可以建立这样一个力学模型:重锤质量为m,从高为H处自由下落,柱桩质量为M,重锤打击柱桩的时间极短且不反弹。不计空气阻力,桩与地面间的平均阻力为f,利用这一模型,有一位同学求出了重锤一次打击柱桩进入地面的深度。
设柱桩赶往地面的深度为h,则对重锤开始下落到锤与柱桩一起静止这一过程运用动能定理, 得 mg(H+h) +Mgh-fh=0-0
得出 h=
你认为该同学的解法是否正确?请说出你的理由。
假设每一次重锤打击柱桩时的速度为一定值,要使每一次重锤打击后桩更多地进入地下,为什么要求锤的质量远大于桩的质量?
15、如图所示,水平传送带AB长L=8.3m,质量为M=1Kg的木块随传送带一起以υ1=2m/s的速度向左匀速度运动(传送带的传送速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5木块运动至最左端A点时,一颗质量为m=20克的子弹以υ0=300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出的速度u=50m/s,以后每隔1s就有一颗子弹射向木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g取10m/s2。求:
在被第二颗子弹击中前,木块向右运动距A点的最大距离是多少?
木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中?
υ1从第一颗子弹射中到第二颗子弹击中木块前的过程中,子弹、木块和传送带这一系统所产生的内能是多少?(g取10m/s2)
(1) 0.9m (2) 16 (3) 885J
16、如图所示,在平面上,一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xoy平面向内。在O处原来静止着一个具有放射性的原子核(氮), 某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核。已知正电子从O点射出时沿x轴正方向,而反冲核刚好不会离开磁场区域,正电子电荷量为e,不计重力影响和粒子间的相互作用。
试写出的衰变方程;
求正电子离开磁场区域时的位置。
17、“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子,其内部一个质子变为中子,从而变成一个新核(称为子核),并且放出一个中微子的过程. 中微子的质量很小,不带电,很难被探测到,人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的. 一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”,衰变为子核并放出中微子. 下面的说法中正确的是 AB
A.母核的质量数等于子核的质量数 B.母核的电荷数大于子核的电荷数
C.子核的动量与中微子的动量相同 D.子核的动能大于中微子的动能
18、平行轨道PQ、MN两端各接一个阻值R1=R2=8Ω的电热丝,轨道间距L=1m,轨道很长,本身电阻不计. 轨道间磁场按如图所示的规律分布,其中每段垂直纸面向里和向外的磁场区域宽度为2cm,磁感应强度的大小均为B=1T,每段无磁场的区域宽度为1cm.导体棒ab本身电阻r=1Ω,与轨道接触良好. 现让ab以v=10m/s的速度向右匀速运动. 求:
(1)当ab处在磁场区域时,ab中的电流为多大?ab两端的电压为多大?ab所受磁场力为 多大?
(2)整个过程中,通过ab的电流是否是交变电流?若是,则其有效值为多大?并画出通过ab的电流随时间的变化图象.
解:(1)感应电动势E=BLv=10V
ab中的电流= 2A
ab两端的电压为 = 8V
ab所受的安培力为 =2N 方向向左
(2)是交变电流. ab中交流电的周期=0.006s ,
由交流电有效值的定义,可得
即 A
19.如图所示,两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上,并用不可伸长的轻绳连接,整个装置能绕过CD中点的轴OO1转动,已知两物块质量相等,杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等,开始时绳子处于自然长度(绳子恰好伸直但无弹力),物块B到OO1轴的距离为物块A到OO1轴的距离的两倍,现让该装置从静止开始转动,使转速逐渐增大,在从绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中,下列说法正确的是 ( BD )
A.A受到的静摩擦力一直增大
B.B受到的静摩擦力先增大,后保持不变
C.A受到的静摩擦力是先增大后减小
D.A受到的合外力一直在增大
20. “蹦床”已成为奥运会的比赛项目.质量为m的运动员从床垫正上方高处自由落下,落垫后反弹的高度为h2,设运动员每次与床垫接触的时间为t,求在运动员与床垫接触的时间内运动员对床垫的平均作用力.(空气阻力不计,重力加速度为g)
某同学给出了如下的解答:
设在时间t内,床垫对运动员的平均作用力大小为F,运动员刚接触床垫时的速率为v1,刚离开床垫时的速率为v2,则由动量定理可知


由机械能守恒定律分别有


由①②③④式联立可得 ⑤
该同学解答过程是否正确?若不正确,请指出该同学解答过程中所有的不妥之处,并加以改正.
〖参考解答〗
此同学解答有如下错误
(1)原解法中②式中未注意动量的矢量性 ①
正确的表达式为 规定竖直向上方向为正, ②
(2)①式中冲量应为合外力的冲量,即垫对运动员的作用力和重力的合力冲量③
正确的表达式为 ④

(3)题中所求F为床垫对运动员的作用力,而题要求运动员对床垫的作用力 ⑥
正确的表述为 由牛顿第三定律可得,运动员对床垫的作用力大小 ⑦
(4)未说明运动员对床垫作用力的方向,应给出“运动员对床垫作用力的方向竖直向下” ⑧
〖评分标准〗本题共14分.①式2分,②式2分,③式2分,④式2分,⑤式2分,⑥式1分,⑦式1分,⑧式2 分.
21.太赫兹辐射(1THz=1012Hz)是指频率从0.3THz到10THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射,辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景.最近,科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4THz的T射线激光器,从而使T射线的有效利用成为现实,关于4.4THz的T射线的下列说法中正确的是( C )
A.它的波长比可见光短
B.它是原子内层电子受激发产生的
C.与红外线相比,T射线更容易发生衍射现象
D.与X射线相比,T射线更容易表现出粒子性
22.(8分)如图所示,将轻弹簧放在光滑的水平轨道上,一端与轨道的A端固定在一起,另一端正好在轨道的B端处,轨道固定在水平桌面的边缘上,桌边悬一重锤.利用该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系.
(1)为完成实验,还需下列那些器材?
答: .
A.秒表 B.刻度尺 C.白纸
D.复写纸 E.小球 F.游标卡尺
(2)如果在实验中,得到弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s的一些数据如下表,则得到的实验结论是 .
(1)BCDE(4分)
(2)弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比(4分)
23.(13分)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压):
I(A)
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.45
0.47
0.49
0.50
U(V)
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
(1)该同学漏填了U=1.20V时对应的电流I,请根据如图所示的当时电流表,在上表空格中填上相应的读数;
(2)在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有:电压表、电流表、滑线变阻器(变化范围0~10Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干;
(3)在右图中画出小灯泡的U—I曲线;
(4)将与本题研究中的一样的两个小灯泡接在电动势为1.5V、内阻为2.0Ω的某一电池两端,则每个小灯泡的实际功率是多少?(简要写出求解过程;若需作图,可直接画在第(3)小题的方格图中)
(1)0.42(2分)
(2)见左下图(3分) (3)见右下图(3分)
(4)将原图像横向拉伸2倍,再作出U=图线,可得每个小灯泡工作电流为0.25A,工作电压为0.50V,因此小灯泡实际功率为0.125W(5分)
24.(16分)如图所示,在真空中,半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离也为b,板长为2b,两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上,两板左端与O1也在同一直线上.
有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进人磁场,当从圆周上的O1点飞出磁场时,给M、N板加上如右边图所示电压u.最后粒子刚好以平行于N板的速度,从N板的边缘飞出.不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力.
(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)求交变电压的周期T和电压U0的值;
(3)若t=时,将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1,仍以速率v0射人M、N之间,求粒子从磁场中射出的点到P点的距离.
〖参考解答〗
(1)粒子自P点进入磁场,从O1点水平飞出磁场,运动的半径必为b,则

解得 ②
(2)粒子自O1点进入磁场,最后恰好从N板的边缘平行飞出,设运动时间为t,则
2b=v0t ③

t=nT(n=1,2,…) ⑤
解得 (n=1,2,…) ⑥
(n=1,2,…) ⑦
(3)当t=粒子以速度v0沿O2O1射入电场时,则该粒子恰好从M板边缘以平行于极板的速度射入磁场,且进入磁场的速度仍为v0,运动的轨道半径仍为b. ⑧
设进入磁场的点为Q,离开磁场的点为R,圆心为O3,如图所示,四边形OQ O3R是菱形,故O R∥ QO3. ⑨
所以P、O、R三点共线,即POR为圆的直径.即PR间的距离为2b. ⑩
〖评分标准〗本小题16分.第(1)问3分,第(2)问7分,第(3)问6分.其中②③⑥⑦式每式1分,①④⑤⑧⑨⑩每式2分.
25.(16分)一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环,在范围很大的磁场中沿竖直方向下落,磁场的分布情况如图所示,已知磁感应强度竖直方向的分量By的大小只随高度变化,其随高度y变化关系为By = B0(1 + ky)(此处k为比例常数,且k>0),其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上,在下落过程中金属圆环所在的平面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度。求
(1)圆环中的感应电流方向;
(2)圆环的收尾速度的大小。
〖参考解答〗
(1)根据楞次定律可知,感应电流的方向为顺时针(俯视观察).①
(2)圆环下落高度为y时的磁通量为
Φ=BS=Bπ=B0(1 + ky)π ②
设收尾速度为vm,以此速度运动Δt时间内磁通量的变化为
ΔΦ=ΔBS=B0 kπvmΔt ③
根据法拉第电磁感应定律有
E==B0 kπvm ④
圆环中感应电流的电功率为
PE=⑤
重力做功的功率为PG=mgvm ⑥
根据能的转化和和守恒定律有PE=PG ⑦
解得 ⑧
〖评分标准〗本题16分.①~⑧式每式各2分
26.(16分)如图所示,一个带有圆弧的粗糙滑板A,总质量为mA=3kg,其圆弧部分与水平部分相切于P,水平部分PQ长为L=3.75m.开始时A静止在光滑水平面上,有一质量为mB=2kg的小木块B从滑板A的右端以水平初速度v0=5m/s滑上A,小木块B与滑板A之间的动摩擦因数为μ=0.15,小木块B滑到滑板A的左端并沿着圆弧部分上滑一段弧长后返回最终停止在滑板A上。
(1)求A、B相对静止时的速度大小;
(2)若B最终停在A的水平部分上的R点,P、R相距1m,求B在圆弧上运动过程中因摩擦而产生的内能;
(3)若圆弧部分光滑,且除v0不确定外其他条件不变,讨论小木块B在整个运动过程中,是否有可能在某段时间里相对地面向右运动?如不可能,说明理由;如可能,试求出B既能向右滑动、又不滑离木板A的v0取值范围。
(取g=10m/s2,结果可以保留根号)
〖参考解答〗
(1)小木块B从开始运动直到A、B相对静止的过程中,系统水平方向上动量守恒,有 ①
解得 =2 m/s ②
(2)B在A的圆弧部分的运动过程中,它们之间因摩擦产生的内能为Q1,B在A的水平部分往返的运动过程中,它们之间因摩擦产生的内能为Q2,由能量关系得到



(3)设小木块B下滑到P点时速度为vB,同时A的速度为vA,由动量守恒和能量关系可以得到 ⑥

由⑥⑦两式可以得到
,令
,化简后为 ⑧
若要求B最终不滑离A,由能量关系必有

化简得 ⑩
故B既能对地向右滑动,又不滑离A的条件为

即 ( ) ⑿
〖评分标准〗本题共16分.①③⑧⑨每式2分,其余各式每式1分.
27.用单色光照射两个不同的金属板,从金属板上逸出的光电子的最大初动能Ek随入射光的频率变化的图像如下图所示,其中不正确的是( B )
28. 如图所示,光滑的“∏”型金属导体框竖直放置,质量为m的金属棒MN与框架接触良好。磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd和cdef区域。现从图示位置由静止释放金属棒MN,当金属棒进入磁场B1区域后,恰好作匀速运动。以下说法中正确的有(BCD )
A.若B2=B1,金属棒进入B2区域后将加速下滑
B.若B2=B1,金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑
C.若B2D.若B2>B1,金属棒进入B2区域后可能先减速后匀速下滑
29. 水平推力F1和F2分别作用于水平面上原来静止的、等质量的a、b两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间停下,两物体的v-t图象如图所示,已知图中线段AB∥CD,则( AC ) A.F1的冲量小于F2的冲量 B.F1的冲量等于F2的冲量 C.两物体受到的摩擦力大小相等 D.两物体受到的摩擦力大小不等 30. 在测定电流表内阻的实验中,备用的器材有:
A.待测电流表(量程0~100μA)、B.电阻箱(0~9999Ω)、C.电阻箱(0~99999Ω)、D.电源(电动势2V,有内阻)、E.电源(电动势6V,有内阻)、F.若干电键和导线
(1)(3分)如果采用图1所示的电路测电流表的内阻,并要求得到较高的精确度,以上器材中,可变电阻R1应选用_______;可变电阻R2应选用_________;电源应选用_________(填字母代号)
(2)(3分)按图1所示的电路图,用笔画线代替导线将图2中的实物连接起来.
(3)(4分)将此电流表改装成一只双量程电流表,现有两种备选电路图3和图4,两个电路中,图____较合理,另一电路不合理的理由是_____________________.
(1)C B E(每空1分)
(2)图见右 (3分)
(3)图(4)(2分)图(3)电路状态下,更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端,以致流过表头电流超过满偏电流而损坏 (2分)
31. 15、(15)在某物理科技夏令营中有这样一个设计题目:试设计并制作一辆小车,要求小车能行驶尽可能远。对小车的要求是:车高不得超过75cm,车的动力是使用质量是2.4kg的重物的重力,通过这一部分重力做功,来达到驱动小车前进的目的,为此,有两位同学设计了两个方案。
方案1:设计如图A所示,绳的一端拴在2.4kg的重物上,通过定滑轮,另一端一圈一圈地绕在后轮的轮轴上,当2.4kg的重物在0.75m高处因自身重力作用而缓慢下降时,绳就带动转轴转动,从而使车轮转动,带动小车前进,使车前尽可能远的距离。
方案2:设计如图B所示,使2.4kg的重物在车上光滑的滑槽上由0.75m高处开始下滑,利用小车的反冲,使小车前进尽可能远的距离。
设两车重力相等,这两个方案哪个更为合适?试说明理由。(假设两种情况下小车与地面的动摩擦因数相同且动摩擦因数很小)
方案1中:由能的转化与守恒定律有: ①(2分)
解得小车行驶距离为:   ②(2分)
方案2中:由机械能守恒定律有:  ③(1分)
因为摩擦因数很小, 由动量守恒定律有:    ④(2分)
由动能定理:               ⑤(1分)
联立③④⑤三式:解得小车行驶距离为:  ⑥(2分)
所以有:  ⑦(2分)
如果:M>m则方案1优于方案2 (1分)
如果:M如果:M=m则方案1、2等效 (1分)
32. 如图所示,矩形盒B的质量为M,底部长度为L,放在水平面上,盒内有一质量为M/5可视为质点的物体A,A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ,开始时二者均静止,A在B的左端.现瞬间使物体A获得一向右的水平初速度v0,以后物体A与盒B的左右壁碰撞时,B始终向右运动.当A与B的左壁最后一次碰撞后,B立刻停止运动, A继续向右滑行距离S(S(1)若A第一次与B碰后瞬间被弹回的速率为v1,求此时矩形盒B的速度.
(2)当B停止运动时A的速度是多少?
(3)求盒B运动的总时间.
(1)A第一次与B碰前,B是保持静止状态,设A的质量为m,由动能定理得
① (3分)
A、B组成的系统在第一次碰撞过程中动量守恒,设此时B的速率为vB,选向右为正方向,则
② (2分)
由①、②得 ③ (2分)
(2)最后一次碰撞后的过程中,设B停止运动时A的速度为v,对A由动能定理得
④ (2分)
⑤ (2分)
(3)研究A、B组成的系统,它在水平方向所受的外力就是地面对盒B的滑动摩擦力,设盒B运动的总时间为t ,选向右为正方向,由系统的动量定理得(或分别对A、B用动量定理联列得出)
⑥ (3分)
⑦ (2分)
33.要使氘核聚变,必须使氘核之间的距离接近到r0,也就是接近到核力能够发生作用的范围.物质温度很高时,氘原子将变为等离子体,等离子体的分子平均动能为Ek =k1T,k1叫玻耳兹曼常数,T为热力学温度.两个氘核之间的电势能Ep =,式中k为静电力常量,r为电荷之间的距离,则氘核聚变的温度至少为 ( C )
34.已知氢原子的能级规律为En=E1 (其中E1= -13.6eV,n=1,2,3,…).现用光子能量介于10eV~12.9eV范围内的光去照射一群处于最稳定状态的氢原子,则下列说法中正确的是 ( BD )
A.照射光中可能被吸收的光子能量有无数种
B.照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
C.可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种
D.可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种
35.如图所示,质量均为m、电荷量均为q的带负电的一簇粒子从P1(-a,0)点以相同的速率在xoy平面内朝x轴上方的各个方向射出(即0<θ ≤π),不计重力及粒子间的相互作用,且已知a足够大.
(1)试在图(甲)中的适当位置和区域加一垂直于xoy平面、磁感应强度为B的匀强磁场,使这簇带电粒子通过该磁场后都沿平行于x轴方向运动.在图中定性画出所加的最小磁场区域边界的形状和位置.
(2)试在图(乙)中的某些区域加垂直于xoy平面、磁感应强度为B的匀强磁场,使从P1点发出的这簇带电粒子通过磁场后都能以通过P2(a,0)点.要求:
① 说明所加磁场的方向,并在图中定性画出所加的最小磁场区域边界的形状和位置;
② 定性画出沿图示v0方向射出的带电粒子运动的轨迹;
③ 写出所加磁场区域与xoy平面所成截面边界的轨迹方程.
参考答案
(1)图略.所加的最小磁场区域的边界为一个圆,该圆位于x轴上方且与P1点相切;
(2)① 磁场方向垂直于xoy平面向里;(1分),所加的最小磁场区域的边界为两个圆(2分),该两个圆分别位于x轴上方且分别与P1、P2点相切(2分);
② 沿图示v0方向射出的带电粒子运动的轨迹如图所示(2分)
③ 所加的最小磁场区域的边界为两个圆、轨迹方程分别为


评分标准:本题共16分.(1)问5分,所加的最小磁场区域的边界为一个圆,2分;该圆位于x轴上方且与P1点相切,3分.(2)问11分,磁场方向1分,所加的最小磁场区域的边界为两个圆,2分;该两个圆分别位于x轴上方且分别与P1、P2点相切,2分;沿v0方向射出的带电粒子运动的轨迹,2分;①②式各2分.(说明:如按其他方法或步骤解答,正确的,同样给分;有错的,根据错误的性质,参照评分标准中相应的规定评分.)
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