2009高考物理試卷
一、單項(xiàng)選擇題
1.若以固定點(diǎn)為起點(diǎn)畫出若干矢量,分別代表質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的速度.則這些矢量的末端所形成的軌跡被定義為“速矢端跡”.則以下說(shuō)法中不正確的是( A A )
A.勻速直線運(yùn)動(dòng)的速矢端跡是射線 B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速矢端跡是射線
C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速矢端跡是圓 D、平拋運(yùn)動(dòng)的速矢端跡是豎直方向的射線
2.下圖是一個(gè)汽車車門報(bào)警裝置邏輯電路圖,圖中的兩個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)分別裝在汽車的兩扇門上。只要打開(kāi)任意一扇門,即電路中任何一個(gè)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài),發(fā)光二極管就發(fā)光報(bào)警。請(qǐng)你根據(jù)報(bào)警裝置的要求,判斷電路圖的虛線框內(nèi)畫出門電路符號(hào)及該門電路的真值表。下列正確的是 ( D )
A.“與”、“
B.“與”、“
C.“或”、“
D.“或”、“
3.掃描隧道顯微鏡(STM)是根據(jù)量子力學(xué)原理中的隧道效應(yīng)而設(shè)計(jì)成的,當(dāng)原子尺度的探針針尖在不到一個(gè)納米的高度上掃描樣品時(shí),外加一電壓(2mV~2V),針尖與樣品之間產(chǎn)生隧道效應(yīng)而有電子逸出,形成隧道電流。電流強(qiáng)度隨針尖與樣品間的距離的減少而指數(shù)上升(如圖1所示),當(dāng)探針沿物質(zhì)表面按給定高度掃描時(shí),因樣品表面原子凹凸不平,使探針與物質(zhì)表面間的距離不斷發(fā)生改變,從而引起隧道電流不斷發(fā)生改變。將電流的這種改變圖像化即可顯示出原子水平的凹凸形態(tài)。掃描隧道顯微鏡的分辨率很高,橫向?yàn)?.1~0.2nm,縱向可達(dá)0.001nm。如果探針針尖在圖2所示的樣品表面,從圖示位置開(kāi)始,以恒定高度做一維勻速掃描,如果針尖與樣品間地距離在r1和r2的范圍內(nèi)變化,則產(chǎn)生的隧道電流可能是圖3中的哪種? ( C )
4.如圖甲所示,兩個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a,一正三角形(高度為a)導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域,以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较,在圖乙中感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是( C )
5.如圖所示,放置在水平面上的物體M,受到一個(gè)與水平方向成450角的力F作用向右勻速運(yùn)動(dòng),現(xiàn)將F沿順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至水平方向,在此過(guò)程中,物體M始終保持勻速運(yùn)動(dòng),已知物體與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ<1,則F的大小變化情況是:( D )
A.不變 B.一直增大 C.一直減小 D.先變小后變大
6.在軍事演習(xí)中,某空降兵從飛機(jī)上跳下,先做自由落體運(yùn)動(dòng),在t1時(shí)刻,速度達(dá)較大值v1時(shí)打開(kāi)降落傘,做減速運(yùn)動(dòng),在t2時(shí)刻以較小速度v2著地。他的速度圖象如圖所示。下列關(guān)于該空降兵在0~t1或t1~t2時(shí)間內(nèi)的的平均速度的結(jié)論正確的是 ( D )
A.0~t2, B.t1~t2,
C.t1~t2, D.t1~t2,
7.某研究性學(xué)習(xí)小組認(rèn)為在我們身邊有許多類似的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,如乘座在運(yùn)動(dòng)的汽車?yán)锟梢园压放缘碾娋桿同汽車一起看成是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,公路就可以看成是紙帶…,心電圖同打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的紙帶有許多相似之處通過(guò)心電圖可以測(cè)量人的心率等數(shù)據(jù),圖2是某人在醫(yī)院做一次心電圖,結(jié)果如圖所示。如果心電圖儀卷動(dòng)紙帶的速度為
8.等離子氣流由左方連續(xù)以v0射入Pl和P2兩板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab直導(dǎo)線與Pl、P2相連接,線圈A與直導(dǎo)線cd連接.線圈A內(nèi)有隨圖乙所示的變化磁場(chǎng).且磁場(chǎng)B的正方向規(guī)定為向左,如圖甲所示,則下列敘述正確的是 ( C )
①.O~ls內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥 ②.1~2s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引
③.2~3s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引 ④.3~4s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥
A.①③ B.①② C.②④ D.③④
9.如圖甲所示,水平面絕緣且光滑,彈簧左端固定,右端連一輕質(zhì)絕緣擋板,空間存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電小球在電場(chǎng)力和擋板壓力作用下靜止。若突然將電場(chǎng)反向,則小球加速度的大小隨位移x變化的關(guān)系圖像可能是圖乙中的 ( A )
圖甲 圖乙
10.兩個(gè)所受重力大小分別為GA和GB的小球A和B,用輕桿連接,放置在光滑的半球形碗內(nèi)。小球A、B與碗的球心O在同一豎直平面內(nèi),如圖所示,若碗的半徑為R,細(xì)桿的長(zhǎng)度為R,GA>GB,由關(guān)于連接兩小球的細(xì)桿AB靜止時(shí)與豎直方向的夾角q,以下說(shuō)法正確的是 ( A )
A、arctan+ B、arctan+
C、-arctan D、-arctan
二、多項(xiàng)選擇題
11.如圖,A、B是一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),若在某點(diǎn)釋放一初速為零的電子,電子僅受電場(chǎng)力作用,并沿電場(chǎng)線從A運(yùn)動(dòng)到B,其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.則 ( AC )
A、電場(chǎng)力FA<FB
B、電場(chǎng)強(qiáng)度EA = EB
C、電勢(shì) UA<UB
D、電勢(shì)能EA<EB
6-2.如圖6所示,實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線,a、b兩帶電粒子從電場(chǎng)中的O點(diǎn)以相同的初速度飛出。僅在電場(chǎng)力作用下,兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示,則
A.一定帶正電,b一定帶負(fù)電
B.加速度減小,b加速度增大
C.電勢(shì)能減小,b電勢(shì)能增大
D.和b的動(dòng)能一定都增大
6-2.B D
12.利用速度傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合,可以自動(dòng)作出物體運(yùn)動(dòng)的圖象,某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到的運(yùn)動(dòng)小車的速度一時(shí)間圖象如圖所示,由此可以知道( AB )
A.小車先做加速運(yùn)動(dòng),后做減速運(yùn)動(dòng)
B.小車運(yùn)動(dòng)的最大速度約為
C.小車的最大位移是
D.小車做曲線運(yùn)動(dòng)
13.如圖所示,一塊長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上,再在B上放一物體A.現(xiàn)以恒定的外力F拉B,A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),且A、B都向前移動(dòng)了一段距離,則在此過(guò)程中( BD )
A.外力F做的功等于A和B動(dòng)能的增量
B.B對(duì)A的摩擦力所做的功等于A的動(dòng)能增量
C.A對(duì)B的摩擦力所做的功等于B對(duì)A的摩擦力所做的動(dòng)
D.外力F對(duì)B做的功等于B的動(dòng)能的增量與B克服摩擦力所做的功之和
14.如圖所示,在一直立的光滑管內(nèi)放置一輕質(zhì)彈簧,上端O點(diǎn)與管口A的距離為2x0,一質(zhì)量為m的小球從管口由靜止下落,將彈簧壓縮至最低點(diǎn)B,壓縮量為x0,不計(jì)空氣阻力,則 ( AD )
A.小球運(yùn)動(dòng)的最大速度大于
B.小球運(yùn)動(dòng)中最大加速度為g
C.彈簧的勁度系數(shù)為
D.彈簧的最大彈性勢(shì)能為
15.如圖所示電路中,電源的內(nèi)電阻為r,R1、R3、R4均為定值電阻,電表均為理想電表。閉合電鍵S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)觸頭P向右滑動(dòng)時(shí),關(guān)于電流表和電壓表的示數(shù)變化,下列說(shuō)法正確的是( AB )
A.電壓表示數(shù)變大 B.電流表示數(shù)變小
C.電壓表示數(shù)變小 D.電流表示數(shù)變大
16.一理想變壓器的原線圈原線圈有一中心抽頭,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)觸頭Q調(diào)節(jié),如圖所示。在副線圈兩輸出端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,在原線圈上加一電壓為U1的交流電,下列說(shuō)法正確的是 ( ABD )
A.保持U1和P、Q的位置不變,K由a合到b時(shí),流過(guò)R0的電流將增大
B.保持U1和P、Q的位置不變,K由b合到a時(shí),R消耗的功率將減小
C.保持U1和Q的位置不變,K合到a處,使P上滑,原線圈中的電流將增大
D.保持U1和P的位置不變,K合到b處,將Q向上滑動(dòng)時(shí),電阻R0消耗的功率增大
17.在收音機(jī)電路中,經(jīng)天線接收下來(lái)的電信號(hào)既有高頻成分又有低頻成分,經(jīng)放大后送到下一級(jí),需要把高頻成分和低頻成分分開(kāi),只讓低頻成分輸入下一級(jí),如果采用如圖所示的電路,圖中虛線框a和b內(nèi)只用一個(gè)電容器或電感器,那么( AC )
A.a是電容器,用來(lái)通高頻阻低頻
B.a是電感器,用來(lái)阻交流通直流
C.b是電感器,用來(lái)阻高頻通低頻
D.b是電容器,用來(lái)阻高頻通低頻
18.如圖所示,U-I圖線上,a、b、c各點(diǎn)均表示該電路中有一個(gè)確定的工作狀態(tài), b點(diǎn)α=β,則下列說(shuō)法中正確的是 ( AD )
A.在b點(diǎn)時(shí),電源有最大輸出功率
B.在b點(diǎn)時(shí),電源的總功率最大
C.從a→b時(shí),β角越大,電源的總功率和輸出功率都將增大
D.從b→c時(shí),β角越大,電源的總功率和輸出功率都將減小
19.假設(shè)月球的直徑不變,密度增為原來(lái)的2倍,“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑縮小為原來(lái)的一半,則下列物理量變化正確的是 ( BD )
A.“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的向心力變?yōu)樵瓉?lái)的一半
B.“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的向心力變?yōu)樵瓉?lái)的8倍
C.“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的周期與原來(lái)相同
D.“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的周期變?yōu)樵瓉?lái)的
20.質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動(dòng)下,從山坡底部A處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B,獲得速度為v,AB的水平距離為s。下列說(shuō)法正確的是( ABD )
A.小車克服重力所做的功是mgh
B.合力對(duì)小車做的功是mv2
C.推力對(duì)小車做的功是Fs-mgh
D.阻力對(duì)小車做的功是mv2+mgh-Fs
三、實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)答題
21.(I)寫出如圖所示的游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù):
①游標(biāo)卡尺的讀數(shù) mm;
②螺旋測(cè)微器的讀數(shù) mm。
(II)某同學(xué)利用透明直尺和光電計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)易示意圖如下,當(dāng)有不透光物體從光電門間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間.所用的西甌XDS-007光電門傳感器可測(cè)的最短時(shí)間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d=3.8×10-
i
(10-3s)
vi
(m?s-1)
△E ki=
△hi
(m)
Mg△hi
1
1.21
3.13
2
1.15
3.31
0.06
3
1.00
3.78
0.23
4
0.95
4.00
0.32
5
0.90
0.41
(1)從表格中數(shù)據(jù)可知,直尺上磁帶通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度是利用求出的,請(qǐng)你簡(jiǎn)要分析該同學(xué)這樣做的理由是: _______________.
(2)請(qǐng)將表格中數(shù)據(jù)填寫完整.
(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是: .
(4)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)請(qǐng)你判斷下列k-△h圖象中正確的是( )
21.解析:(I)①10.55、3.618
(II)(1)瞬時(shí)速度等于極短時(shí)間或極短位移內(nèi)的平均速度
(2)4.22 ;
(3)在誤差允許的范圍內(nèi),重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增量 (4)C
22.驗(yàn)證牛頓第二定律
滑塊在水平的氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),如果加速度為零,即可得出滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論,從而驗(yàn)證牛頓第一定律。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往顯示滑塊做的并不是勻速運(yùn)動(dòng),而是減速運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)榛瑝K在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí),盡管有氣墊的漂浮作用,但導(dǎo)軌與空氣對(duì)滑塊的阻力還是無(wú)法完全避免的。
當(dāng)導(dǎo)軌的一端墊高而斜置時(shí),滑塊的下滑力明顯大于上述兩種阻力,因此可以采用外推的方法來(lái)得到所需要的結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。如果滑塊上的擋光片寬度為d,通過(guò)1、2兩個(gè)光電門時(shí)的擋光時(shí)間分別為和,那么滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的速度分別為,測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的距離s,即可求出滑塊的加速度,從圖中可看出,滑塊的加速度,所以當(dāng)L不變時(shí),a正比于h。改變h,測(cè)得一系列不同的a,然后作出a-h圖線。如果a-h直線外推過(guò)原點(diǎn),就是說(shuō)當(dāng)h=0時(shí),a=0,即驗(yàn)證了牛頓第一定律。
實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意,h不能調(diào)得太小。因?yàn)閔太小時(shí),前面所說(shuō)的導(dǎo)軌阻力和空氣阻力將表現(xiàn)得明顯起來(lái)。
(實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論)某次實(shí)驗(yàn)中。每個(gè)h高度做三次實(shí)驗(yàn),毫秒計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)如下(單位為10-4s):
序號(hào)
墊高h(yuǎn)(cm)
第一次
第二次
第三次
t1
t2
t1
t2
t1
t2
1
6.00
279
113
241
110
253
111
2
5.50
259
116
262
116
244
114
3
5.00
260
120
257
119
262
121
4
4.50
311
130
291
128
272
125
5
4.00
294
136
330
137
286
134
6
3.50
316
144
345
147
355
148
7
3.00
358
157
347
156
372
159
計(jì)算出來(lái)的加速度(單位m/s2)如下表:
1
2
3
4
5
6
7
a1
0. 436
0.396
(1)
0.326
0.283
0.255
0.218
a2
0.437
0.398
0.370
0.328
0.294
0.253
0.219
a3
0.437
0.401
0.358
0.337
0.290
0.251
0.217
a
0.437
0.398
(2)
0.330
0.289
0.253
0.218
填寫表格中的數(shù)據(jù):
⑴_(tái)____________
⑵_____________
用直角坐標(biāo)紙作出a-h圖線,將直線外推到h=0處,可粗略看到直線是過(guò)原點(diǎn)的。
(3)結(jié)論: 。
22.解析:(1)0.364 ;(2)0.364 ;(3)物體所受合外力為零時(shí),加速度也為零 。
23.用以下器材測(cè)量一待測(cè)電流表A1的內(nèi)阻:
(1)待測(cè)電流表A1(量程為250mA,內(nèi)阻r1約為5Ω)
(2)標(biāo)準(zhǔn)電流表A2(量程為300mA,內(nèi)阻r2約為5Ω)
(3)電阻箱R1(最大阻值為999.9Ω,阻值最小改變量為0.1Ω)
(4)滑動(dòng)變阻阻器R2(最大阻值為10Ω)
(5)電源E(電動(dòng)勢(shì)約為10V,內(nèi)阻r約為1Ω)
(6)單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干。
①要求方便簡(jiǎn)捷,并能測(cè)多組數(shù)據(jù),試在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并在圖上標(biāo)上每個(gè)器材的代號(hào)。
②實(shí)驗(yàn)中,需要直接測(cè)量的物理量是 ,用測(cè)得量表示待測(cè)電流表A1內(nèi)阻的計(jì)算公式是r1=
23.解析:①電路如右圖所示 ②A1、A2兩電流表的讀數(shù)
I1、I2和電阻箱的阻值R1,
24.(選修3-3)(1)下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量,就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù)
B.懸浮微粒越大,在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯
C.在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10
D.溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大,但并非所有分子的速率都增大
E.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后,其壓強(qiáng)一定增大
F.內(nèi)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化是有條件的,即環(huán)境中必須存在溫度差,通過(guò)科技創(chuàng)新,我們能夠研制出內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱機(jī)
(2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過(guò)程的p-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為
①該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少℃?
②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中內(nèi)能的變化量是多大?
③該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中是吸熱,還是放熱?傳遞的熱量是多少?
24.解析:(1)ADE
(2)①對(duì)于理想氣體:
A→B ∴
B→C ∴
②A→C 由溫度相等得:
⑶A→C的過(guò)程中是吸熱.
吸收的熱量
25.(選修3-3試題)(1)在以下說(shuō)法中,正確的是( )
A.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
B.質(zhì)量、溫度都相同的氫氣和氧氣,分子平均動(dòng)能不相同
C.液晶既具有液體的流動(dòng)性,又具有晶體的光學(xué)各向異性特點(diǎn)
D.飽和汽壓隨溫度的升高而變小
(2)用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟如下:①向體積為V1的純油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液總量為V2;②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,當(dāng)?shù)稳雗滴時(shí)體積為V0;③先往邊長(zhǎng)為30~40cm的淺盤里倒入
(3)某風(fēng)景區(qū)有一處約
25.解析:(1)AC
(2)將痱子粉均勻撒在水面上 , d=
(3)設(shè)水的的質(zhì)量為m,上、下水潭的水溫差為Δt,由能量守恒定律有
代入數(shù)據(jù)解得 ℃
26.(選修3-4)(1)下列說(shuō)法中正確的是( )
A.把調(diào)準(zhǔn)的擺鐘,由北京移至赤道,這個(gè)鐘將變慢,若要重新調(diào)準(zhǔn),應(yīng)增加擺長(zhǎng)
B.振動(dòng)的頻率越高,則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越短
C.1905年愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以相對(duì)性原理和光速不變?cè)磉@兩條基本假設(shè)為前提的
D.調(diào)諧是電磁波發(fā)射應(yīng)該經(jīng)歷的過(guò)程,調(diào)制是電磁波接收應(yīng)該經(jīng)歷的過(guò)程
E.日光燈啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)器內(nèi)的玻璃泡中的氖氣發(fā)出紅光,這是由于氖原子的外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的
F.照相機(jī)等的鏡頭涂有一層增透膜, 其厚度應(yīng)為入射光在真空中波長(zhǎng)的1/4 ;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度
(2)如圖所示,在真空中波長(zhǎng)為600nm的激光束從A點(diǎn)射入圓形玻璃介質(zhì)。
①試證明:無(wú)論入射角多大,該激光束都能從玻璃中射出。
②若該激光束經(jīng)折射從B點(diǎn)射出,射出玻璃與射入玻璃的光線夾角為30°,AB弧所對(duì)的圓心角為120°,求該激光束在玻璃中的波長(zhǎng)。
26.解析:(1)BCE
(2)①證明:設(shè)從A點(diǎn)入射的入射角為θ1,折射角為θ2,根據(jù)對(duì)稱性,射出時(shí)的入射角也為θ2 ,所以無(wú)論入射角多大,該激光束都能從玻璃中射出
②
27.(選修3-4)(1)在以下各種說(shuō)法中,正確的是
A.一單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),擺球相繼兩次通過(guò)同一位置時(shí)的速度必相同
B.機(jī)械波和電磁波本質(zhì)上不相同,但它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象
C.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng);變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)
D.哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)所接受到的來(lái)自于遙遠(yuǎn)星系上的某種原子光譜,與地球上同種原子的光譜相比較,光譜中各條譜線的波長(zhǎng)均變長(zhǎng)(稱為哈勃紅移),這說(shuō)明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去。
E.愛(ài)因斯坦提出的狹義在相對(duì)論中,相對(duì)不同的慣性參照系,真空中的光速是不同的
F.只有波長(zhǎng)比障礙物的尺寸小的時(shí)候才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
G.全息照片往往用激光來(lái)拍攝,主要是利用了激光的相干性
H.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射現(xiàn)象
(2)如圖所示,是一種折射率n=1.5的棱鏡,用于某種光學(xué)儀器中,現(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB面上,入射角的大小,
求:(1)光在棱鏡中傳播的速率。
(2)畫出此束光線射出棱鏡后的方向,要求寫出簡(jiǎn)要的分析過(guò)程。(不考慮返回到AB和BC面上的光線)。
27.解析:(1)BDGH
(2)解析:(1)光在棱鏡中傳播的速率 =2×
(2)由折射率
得AB面上的折射角 r=30°
由幾何關(guān)系得,BC面上的入射角 θ=45°
全反射臨界角C=arcsin,光在BC面上
發(fā)生全反射,光路如圖所示。
28.(選修3-4)(1)下列說(shuō)法中正確的是 ( )
A.在地面附近有一高速飛過(guò)的火箭 ,地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了;火箭上的人觀察到火箭的長(zhǎng)度和時(shí)間進(jìn)程均無(wú)變化
B.托馬斯•楊通過(guò)光的單縫衍射實(shí)驗(yàn),證明了光是一種波
C.在太陽(yáng)光照射下,水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象
D.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則干涉條紋間距變寬
E.光異纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大
F.麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論并預(yù)言電磁波存在,后來(lái)由他又用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在
G.次聲波是頻率低于20 Hz的聲波,它比超聲波更易發(fā)生衍射
(1)ADEG
(2)一束截面為圓形(半徑為R)的平行單色光正面射向一玻璃半球的平面,如圖所示,經(jīng)折射后在屏S上形成一圓形光斑。已知入射光的波長(zhǎng)為λ、功率為P,玻璃半球的半徑為R,折射率為n,屏S到球心O的距離為d(d>3R)
(1)從O點(diǎn)射入玻璃磚的光線要多長(zhǎng)時(shí)間能到達(dá)屏S?
(2)光從圓弧面上什么范圍射出?
(3)屏S上光斑的半徑為多大?
21.(1)
(2)臨界角,光從圓弧AO1B部分出射,
(3),,解得:
四、計(jì)算題
1.在開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用線圈測(cè)量轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的裝置, 如圖所示,在輪子的邊緣貼上小磁體,將小線圈靠近輪邊放置,接上數(shù)據(jù)采集器和電腦(即DIS實(shí)驗(yàn)器材).如果小線圈的面積為S,圈數(shù)為N匝,小磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為B,回路的總電阻為R,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),輪子轉(zhuǎn)過(guò)角,小線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值變?yōu)榱悖虼,他說(shuō)“只要測(cè)得此時(shí)感應(yīng)電流的平均值I,就可以測(cè)出轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的大。闭(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),通過(guò)計(jì)算對(duì)該同學(xué)的結(jié)論作出評(píng)價(jià).
解析:設(shè)轉(zhuǎn)輪的角速度、轉(zhuǎn)速分別為、n ,輪子轉(zhuǎn)過(guò)角所需時(shí)間為,通過(guò)線圈的磁通量的變化量為,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E.
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有,
由閉合電路歐姆定律有, 感應(yīng)電流的平均值 I =E/R,
又,
聯(lián)立以上四式, 得 .
由此可見(jiàn),該同學(xué)的結(jié)論是正確的.
2.如圖所示為兒童娛樂(lè)的滑梯示意圖,其中AB為斜面滑槽,與水平方向夾角為370,BC為水平滑槽,與半徑為
(1)兒童在斜面滑槽上下滑時(shí)的加速度大小。
(2)兒童由A處?kù)o止起滑到B處時(shí)的速度大小。
(3)為了兒童在娛樂(lè)時(shí)不會(huì)從C處平拋射出,水平滑槽BC長(zhǎng)至少為多少?
2.解析:(1)
=
= =
(2)AF=AE-R=
兒童從A處到B處,由動(dòng)能定理可得:
∴
(3)若兒童恰好從C處平拋出,則兒童在C處時(shí)不受地面的彈力作用。
即 即
兒童從B到C處,由動(dòng)能定理可得:
∴
所以BC長(zhǎng)至少為
15-2.為了體現(xiàn)人文關(guān)懷,保障市民出行安全和嚴(yán)格執(zhí)法,各大都市市交管部門強(qiáng)行推出了“電子眼”,據(jù)了解,在城區(qū)內(nèi)全方位裝上“電子眼”后立馬見(jiàn)效,機(jī)動(dòng)車擅自闖紅燈的大幅度減少,因闖紅燈引發(fā)的交通事故也從過(guò)去的5%下降到1%。現(xiàn)有甲、乙兩汽車正沿同一平直馬路同向勻速行駛,甲車在前,乙車在后,它們行駛的速度均為10m/s.當(dāng)兩車快要到一十字路口時(shí),甲車司機(jī)看到綠燈已轉(zhuǎn)換成了黃燈,于是緊急剎車(反應(yīng)時(shí)間忽略不計(jì)),乙車司機(jī)為了避免與甲車相撞也緊急剎車,但乙車司機(jī)反應(yīng)較慢(反應(yīng)時(shí)間為0.5s)。 已知甲車緊急剎車時(shí)制動(dòng)力為車重的0.4倍,乙車緊急剎車制動(dòng)力為車重的0.5倍,求:
(1)若甲司機(jī)看到黃燈時(shí)車頭距警戒線15m,他采取上述措施能否避免闖紅燈?
(2)為保證兩車在緊急剎車過(guò)程中不相撞,甲、乙兩車行駛過(guò)程中應(yīng)保持多大距離?
16.(1)根據(jù)牛頓第二定律可得
甲車緊急剎車的加速度為 m/s2
乙車緊急剎車的加速度為 m/s2
甲車停下來(lái)所需時(shí)間 ss
這段時(shí)間滑行距離m=12.5m
S=12.5m<15m.甲車司機(jī)能避免闖紅燈
(2)設(shè)甲、乙兩車行駛過(guò)程中至少應(yīng)保持距離,在乙車剎車t2時(shí)間兩車恰好相遇,則有:
代入數(shù)據(jù)解方程可得:t2=2s s。=2.5m.
3.如圖所示,在距離水平地面h =
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(2)線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),用了多長(zhǎng)時(shí)間?
(3)線框落地時(shí)的速度多大?
3.解析:(1)設(shè)線框到達(dá)磁場(chǎng)邊界時(shí)速度大小為v,由機(jī)械能守恒定律可得
①(2分)
代入數(shù)據(jù)解得
v =
線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流
③(2分)
線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng),有
④(1分)
代入數(shù)據(jù)解得
B = 1T ⑤(1分)
(2)設(shè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)之前運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1, 有
⑥(2分)
代入數(shù)據(jù)解得
t1 = 0.6s ⑦(1分)
線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程做勻速運(yùn)動(dòng),所用時(shí)間
0.1s ⑧(1分)
此后輕繩拉力消失,線框做豎直上拋運(yùn)動(dòng),到最高點(diǎn)時(shí)所用時(shí)間
= 0.2s ⑨(1分)
線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),所用時(shí)間
=0.9s ⑩(1分)
(3)線框從最高點(diǎn)下落至磁場(chǎng)邊界時(shí)速度大小不變,線框所受安培力大小也不變,即
⑾(1分)
因此,線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程還是做勻速運(yùn)動(dòng),離開(kāi)磁場(chǎng)后做豎直下拋運(yùn)動(dòng).
由機(jī)械能守恒定律可得
⑿(2分)
代入數(shù)據(jù)解得線框落地時(shí)的速度
vt =
4.16.(17分)如圖所示,直角三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab是一段長(zhǎng)為l1=0.6m、單位長(zhǎng)度電阻為r=3Ω/m的均勻?qū)Ь,ac和bc的電阻可不計(jì),bc長(zhǎng)度為l2=0.3m。磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B=0.5T,方向垂直紙面向里,F(xiàn)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.3m、單位長(zhǎng)度電阻也為r=3Ω/m的均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上,開(kāi)始時(shí)緊靠a點(diǎn),然后沿ab方向以恒定速度v=1.2m/s向b端滑動(dòng),滑動(dòng)中始終與bc平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸。
(1)導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時(shí)間是多長(zhǎng)?
(2)當(dāng)導(dǎo)體桿MN滑到ab中點(diǎn)時(shí),導(dǎo)線bc中的電流多大?方向如何?
(3)求導(dǎo)體桿MN自a點(diǎn)至滑到ab中點(diǎn)過(guò)程中,回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。
(4)找出當(dāng)導(dǎo)體桿MN所發(fā)生的位移為x(0<x≤0.6m)時(shí),流經(jīng)導(dǎo)體桿的電流表達(dá)式;并求當(dāng)x為何值時(shí)電流最大,最大電流是多少?
16.(17分)
解:(1)(4分)導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時(shí)間為
⑴
(2)(4分)當(dāng)MN滑到中點(diǎn)時(shí),
,
, ⑵
⑶
⑷
⑸
方向bàc;
(3)(4分)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為
⑹
或
(4)(5分)當(dāng)MN運(yùn)動(dòng)距離為時(shí),有
, ⑺
,
⑻
⑼
代入數(shù)據(jù),得 (0<x≤0.6m) ⑽
可見(jiàn),當(dāng)x=0.6m時(shí),導(dǎo)體桿中電流最大,最大電流為
16.(12分)如圖所示,質(zhì)量為m的跨接桿ab可以無(wú)摩擦地沿水平的導(dǎo)軌滑行,兩軌間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌一端與電阻R連接,放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿從x軸原點(diǎn)O以大小為v0的水平初速度向右滑行,直到停下。已知桿在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v和位移x的函數(shù)關(guān)系是:v=v0-。桿與導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。
(1)試求桿所受的安培力F隨其位移x變化的函數(shù)式;
(2)分別求出桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的安培力F1和F2;
(3)證明桿在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能的增量DEk等于安培力所做的功W;
(4)求出電阻R所增加的內(nèi)能DE。
16.解:(1)安培力F=BIL,I=,由題意得v=v0-,所以F==-,成線性關(guān)系。
(2)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)瞬間x=0,F0=,停止運(yùn)動(dòng)時(shí)v’=0,F’=0,
(3)安培力與位移成線性關(guān)系,所以安培力做的功與平均力做的功相等,即W=xm=xm,由v’=v0-=0,得xm=,所以W==mv02=DEk,命題得證,
(4)根據(jù)能量守恒DE=DEk=mv02
(1)粒子從P運(yùn)動(dòng)到C所用的時(shí)間t;
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大;
(3)粒子到達(dá)Q點(diǎn)的動(dòng)能Ek。
4444如圖所示的區(qū)域中,第二象限為垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,第一、第四象限是一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場(chǎng),其方向如圖。一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為+q的帶電粒子從P孔以初速度v0沿垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,初速度方向與邊界線的夾角θ=30°,粒子恰好從y軸上的C孔垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)射入勻強(qiáng)電場(chǎng),經(jīng)過(guò)x軸的Q點(diǎn),已知OQ=OP,不計(jì)粒子的重力,求:
4.解析:(1)帶電粒子在電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,由圖可知,帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡為半個(gè)圓周(2分)
由 (1分)得: (1分)
又T= (1分)得帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:
(2分)(2)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),
初速度垂直于電場(chǎng)沿CF方向,過(guò)Q點(diǎn)作直線CF的垂線交CF于D,則由幾何知
識(shí)可知,CPO≌CQO≌CDQ,由圖可知: CP= (1分)
帶電粒子從C運(yùn)動(dòng)到Q沿電場(chǎng)方向的位移為
(2分)
帶電粒子從C運(yùn)動(dòng)到Q沿初速度方向的位移為
(1分)
由類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得: (1分)
(1分)
聯(lián)立以上各式解得: (2分)
(3)由動(dòng)能定理得:
(3分) 聯(lián)立以上各式解得: (2分)
5.如圖所示,繪出了汽車剎車時(shí)剎車痕(即剎車距離)與剎車前車速的關(guān)系。v為車速,s為車痕長(zhǎng)度。
(1)嘗試用動(dòng)能定理解釋汽車剎車距離與車速的關(guān)系。
(2)若某汽車發(fā)生了車禍,已知該汽車剎車時(shí)的剎車距離與剎車前車速關(guān)系滿足圖示關(guān)系。交通警察要根據(jù)碰撞后兩車的損害程度(與車子結(jié)構(gòu)相關(guān))、撞后車子的位移及轉(zhuǎn)動(dòng)情形等來(lái)估算碰撞時(shí)的車速。同時(shí)還要根據(jù)剎車痕判斷撞前司機(jī)是否剎車及剎車前的車速。若估算出碰撞時(shí)車子的速度為
5.解析:(1)v1=
由圖象數(shù)據(jù)知:,因此v-s圖象是滿足動(dòng)能定理的一條拋物線 ②
(2)利用動(dòng)能定理: ③
在圖象上取一點(diǎn):v1=
所以v02-452=602 得v0=
6.如圖所示,水平虛線L1、L2之間是勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向水平向里,磁場(chǎng)高度為h。豎直平面內(nèi)有一等腰梯形線框,底邊水平,其上下邊長(zhǎng)之比為5:1,高為2h,F(xiàn)使線框AB邊在磁場(chǎng)邊界L1的上方h高處由靜止自由下落,當(dāng)AB邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為0,在DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)前的一段時(shí)間內(nèi),線框做勻速運(yùn)動(dòng)。求:
(1)DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的加速度
(2)從線框開(kāi)始下落到DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框的機(jī)械能損失和重力做功之比
6.解析:(1)設(shè)AB邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為0,線框質(zhì)量為m、電阻為R,AB=l
,則CD=
則mgh= m02 (1分)
AB剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有, =mg (2分)
設(shè)線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為1
E感==B(
線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有=mg;得出1= 0/4 (1分)
CD剛進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間,E'感=B(
FI=9mg/4 (1分)
a=
(2)從線框開(kāi)始下落到CD邊進(jìn)入磁場(chǎng)前瞬間,根據(jù)能量守恒定律得:
mg(3h)-Q= m12 (2分)
機(jī)械能損失△E=Q= mgh (1分)
7.兩個(gè)帶電小球A和B,質(zhì)量分別為m1、m2,帶有同種電荷,帶電量分別為q1、q2。A、B兩球均放在光滑絕緣的水平板上,A球固定,B球被質(zhì)量為m3的絕緣擋板P擋住靜止,A、B兩球相距為d,如圖所示。某時(shí)刻起擋板P在向右的水平力F作用下開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間帶電小球B與擋板P分離,在此過(guò)程中力F對(duì)擋板做功W。求:
(1)力F的最大值和最小值?
(2)帶電小球B與擋板分離時(shí)的速度?
(3)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到帶電小球與擋板P分離的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)帶電小球B做的功?
7.解析:(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)力F最小,以B球和擋板為研究對(duì)象,由牛頓第二定律
F1+k=(m3+m2)a (1分)
解得最小力為:F1=(m3+m2)a-k (1分)
B球與擋板分離后力F最大,以擋板為研究對(duì)象,由牛頓第二定律解得最大力為:
F2=m
(2)B球與擋板分離時(shí),以B球?yàn)檠芯繉?duì)象,由牛頓第二定律得:
k=m
B球勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為:
S=r-d …… ② (1分)
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:
v2=2aS …… ③ (1分)
由①②③聯(lián)立解得,帶電小球B與擋板分離時(shí)的速度為:
v= (1分)
(3)設(shè)B球?qū)醢遄龉1,擋板對(duì)B球做功W2,電場(chǎng)力對(duì)B球做功W3,在B球與擋板共同運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,對(duì)擋板應(yīng)用動(dòng)能定理得:
W+W1=m3v2 …… ④ (1分)
擋板對(duì)B球做的功W2=-W1 …… ⑤ (1分)
對(duì)B球應(yīng)用動(dòng)能定理得:
W3+W2=m2v2 …… ⑥ (1分)
由④⑤⑥聯(lián)立解得電場(chǎng)力對(duì)B球做功為:
W3=(m2+m3)a()-W (2分)
8.如圖所示,一輕繩繞過(guò)無(wú)摩擦的兩個(gè)輕質(zhì)小定滑輪O1、O2和質(zhì)量mB=m的小球連接,另一端與套在光滑直桿上質(zhì)量mA=m的小物塊連接,已知直桿兩端固定,與兩定滑輪在同一豎直平面內(nèi),與水平面的夾角θ=60°,直桿上C點(diǎn)與兩定滑輪均在同一高度,C點(diǎn)到定滑輪O1的距離為L(zhǎng),重力加速度為g,設(shè)直桿足夠長(zhǎng),小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)與其他物體相碰.現(xiàn)將小物塊從C點(diǎn)由靜止釋放,試求:
(1)小球下降到最低點(diǎn)時(shí),小物塊的機(jī)械能(取C點(diǎn)所在的水平面為參考平面);
(2)小物塊能下滑的最大距離;
(3)小物塊在下滑距離為L(zhǎng)時(shí)的速度大。
8.解析:(1)設(shè)此時(shí)小物塊的機(jī)械能為E1.由機(jī)械能守恒定律得
(3分)
(2)設(shè)小物塊能下滑的最大距離為sm,由機(jī)械能守恒定律有
(2分)
而 (1分)
代入解得 ; (2分)
(3)設(shè)小物塊下滑距離為L(zhǎng)時(shí)的速度大小為v,此時(shí)小球的速度大小為vB,則
(1分)
(2分)
解得 (2分)
9.如圖所示,兩個(gè)相同的質(zhì)量m=
(1)最后一次碰撞后,小球的加速度
(2)最后一次碰撞后瞬間,小球的速度
(3)整個(gè)碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)損失的機(jī)械能
(4)兩小球相碰的總次數(shù)
9.解析:(1)對(duì)兩小球整體由牛頓第二定律有
①――――――――(3分)
(2) 小球沿F方向的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為S=kt2(k為恒量)
∴是勻加速運(yùn)動(dòng)
② ―――――――― (3分)
(3) 根據(jù)功能原理:
③
―――――― (4分)
(4)假設(shè)在拉力作用的前2s內(nèi)兩球未發(fā)生碰撞,在2s時(shí),小球沿F方向的分速度為,垂直于F方向的分速度為。根據(jù)動(dòng)能定理:
④ ――――(2分)
⑤ (1分) ⑥ ――――(1分)
解④、⑤、⑥得:
∵每次碰撞后小球垂直于F方向的速度將損失
∴(次)≈4次 ―――――――― (3分
10.如圖所示,半徑R=
(1)小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小 FC;
(2)轉(zhuǎn)筒軸線距C點(diǎn)的距離L;
(3)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω.
10.解析:(1)由題意可知,ABO為等邊三角形, 則AB間距離為R,小物塊從A到B做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
從B到C,只有重力做功,據(jù)機(jī)械能守恒定律有
在C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
據(jù)牛頓第三定律可知小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FC=3.5N
(2)滑塊從C點(diǎn)到進(jìn)入小孔的時(shí)間:
(1分)
(3)在小球平拋的時(shí)間內(nèi),圓桶必須恰好轉(zhuǎn)整數(shù)轉(zhuǎn),小球才能鉆入小孔;
即……)
……)
11.如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xoy,在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E.在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場(chǎng)強(qiáng)為的勻強(qiáng)電場(chǎng),并在y>h區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度,恰好能沿PO作直線運(yùn)動(dòng)(PO與x軸負(fù)方向的夾角為=370),并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限.已知重力加速度為g,sin370=0.6,cos370=0.8,問(wèn):
(1)油滴的電性;
(2)油滴在P點(diǎn)得到的初速度大;
(3)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和離開(kāi)第一象限處的坐標(biāo)值.
11.解析:(1)油滴帶負(fù)電 (要適當(dāng)說(shuō)明理由)
(2)油滴受三個(gè)力的作用(見(jiàn)右圖),從P到O沿直線必為勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)油滴質(zhì)量為m,由平衡條件有
綜合兩式可得:
(3)進(jìn)入第一象限,由電場(chǎng)力和重力,
知油滴先作勻速直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)入的區(qū)域后作勻速圓周運(yùn)動(dòng),路徑如圖,最后從x軸上的點(diǎn)離開(kāi)第一象限。
由O――A 勻速運(yùn)動(dòng)位移為知運(yùn)動(dòng)時(shí)間:
由幾何關(guān)系和圓周運(yùn)動(dòng)的周期關(guān)系式 知由A――C的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
由對(duì)稱性知從C――N的時(shí)間
在第一象限運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為
由在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)有,
由以上有關(guān)式子可得軌道半徑
圖中的
即離開(kāi)第一象限處(N點(diǎn))的坐標(biāo)為〔〕
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