2021年4月金华十校物理试卷及答案

20.(12分)如图所示,竖直
放置的半径为R=0.2m
E
的螺旋圆形轨道BGEF
与水平直轨道MB和BC
M
平滑连接,倾角为6=30°
的斜面CD在C处与直
轨道BC平滑连接。水平
传送带MN以v0=4m/s的速度顺时针方向运动,传送带与水平地面的高度差为h=0.8m,MN
间的距离为LM=3.0m,小滑块P与传送带和BC段轨道间的摩擦因数μ=0.2,轨道其他部分
均光滑。直轨道BC长LBC=1m,小滑块P质量为m=1kgo
(1)若滑块P第一次到达圆轨道圆心O等高的F点时,对轨道的压力刚好为零,求滑块P从
斜面静止下滑处与BC轨道高度差H;
(2)若滑块P从斜面高度差H=1.0m处静止下滑,求滑块从N点平抛后到落地过程的水平
位移;
(3)滑块P在运动过程中能二次经过圆轨道最高点E点,求滑块P从斜面静止下滑的高度
差H范围。
21.(10分)如图甲所示,两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内,处于磁感应强度大小为B
方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接阻值为R的电阻。一金属棒垂直导轨
放置,质量为m,接入电路的电
B
阻为r。在金属棒中点对棒施加
一个水平向右、平行于导轨的拉/R
U
力,棒与导轨始终接触良好,导
轨电阻不计,重力加速度为g
甲
(1)若金属棒以速度v0做匀速运动,求棒受到的拉力大小F1;
(2)若金属棒在水平拉力F2作用下,速度v随时间t按余弦规律变化,如图乙所示,取水平
向右为正方向,求=0到=的过程中,整个回路产生的热量Q以及拉力F2做的功W;
(3)在(2)的情况下,求=0到=的过程中通过电阻R的电荷量q及拉力码2的冲量
22.(10分)如图为某种质谱仪的截面示意图,该质谱仪由加速电场、电磁分析器、偏转磁场以及
收集板组成。离子源O不断地逸出初速为零的负离子束,经加速电场加速后沿电磁分析器
的两平行金属板中线飞入电磁分析器负离子束包含电荷量大小均为q,质量分别为m1、m2
(m1X××××x××××××××
器的两平行金属板间电压分别为U1=×××××××××××××
200V、U2=100V,金属板间电场视为匀强电×
场,电磁分析器的两平行金属板竖直放置,X××Xx×xXX××xx
势较高。偏转磁场区域足够大,磁感应强度偏转参少、￥xX×X××xXx
板长L=02m,板间距离d=0m,且右板电
收集板
B=5×10,方向垂直纸面向里,其下边界紧
靠电磁分析器的金属板上端,下边界处水
平放置足够大的收集板PQ,左端P紧靠电
磁分析器的右板上端。已知负离子m1的比
电磁分析器
荷为=10%C/kg,粒子间的相互作用和重
加速电场
力忽略不计
(1)为了能让质量为m1的负离子沿直线穿过电磁分析器,需在电磁分析器中加上匀强磁场
B′,求B的大小和方向;
(2)若可以调节电磁分析器中的磁场B的大小,质量为m1的粒子将从电磁分析器的左板上
端M点飞入偏转磁场,求其飞人偏转磁场的速度大小(保留两位有效数字)
(3)若撤去电磁分析器中的磁场,发现质量分别为m1、m2的两负离子束击中收集板的位置
离开P点的距离之比为10:11,求两负离子质量m1与m2的比值(保留两位有效数字)。