【題目】如圖甲所示,固定的光滑半圓軌道的直徑PQ沿豎直方向,其半徑R的大小可以連續(xù)調(diào)節(jié),軌道上裝有壓力傳感器,其位置N始終與圓心O等高。質(zhì)量M=1kg、長度L=3m的小車靜置在光滑水平地面上,小車上表面與P點(diǎn)等高,右端與P點(diǎn)的距離s=2m,一質(zhì)量m=2kg的小滑塊以v0=6m/s的水平初速度從左端滑上小車,小車與墻壁碰撞后小車立即停止運(yùn)動。在R取不同值時(shí),壓力傳感器讀數(shù)F與的關(guān)系如圖乙所示,已知小滑塊與小車表面的動摩擦因數(shù)μ=0.2,取重力加速度,求:
(1)小滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度v1;
(2)圖乙中a和b的值;
(3)在的情況下,小滑塊落在小車上的位置與小車左端的最小距離xmin。
【答案】(1) (2),b=40N (3)
【解析】(1)小滑塊滑上小車后將做勻減速直線運(yùn)動,小車將做勻加速直線運(yùn)動,設(shè)小滑塊加速度大小為a1,小車加速度為a2,由牛頓第二定律可得:
對小滑塊有①,對小車有②;
設(shè)小車與小滑塊經(jīng)歷時(shí)間t后速度相等,則有③
小滑塊的位移④,小車的位移⑤,代入數(shù)據(jù)解得⑥
由于,說明小車與墻壁碰撞時(shí)小滑塊恰好與小車共速并到達(dá)小車右端,即小滑塊到達(dá)P點(diǎn)的速度⑦
(2)設(shè)小滑塊到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的速度設(shè)為,則有⑧
從P點(diǎn)到N點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律有⑨
由⑧⑨式得,故b=2mg=40N,
由式,結(jié)合圖乙可知,圖像的斜率
(3)設(shè)小滑塊恰能經(jīng)過半圓軌道最高點(diǎn)Q時(shí)的軌道半徑為R,此時(shí)經(jīng)過Q點(diǎn)的速度為,則有
從P到Q點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒可得
解得R=0.32m,即
可見在的情況下,小滑塊在半圓軌道運(yùn)動過程中始終不會脫離軌道
由式可知
小滑塊離開Q點(diǎn)后做平拋運(yùn)動至到達(dá)小車的過程中,有
得,當(dāng)R=0.2m時(shí)x有最大值
小滑塊落在小車上的位置與小車左端的最小距離
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一根彈性長繩沿x軸放置,左端點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn),A點(diǎn)和B點(diǎn)分別是繩上x1=2m、x2=5m處的質(zhì)點(diǎn).用手握住繩的左端,當(dāng)t=0時(shí)使手開始沿y軸做簡諧振動,在t=0.5s時(shí),繩上形成如圖所示的波形.下列說法中正確的是 ( )
A.此列波的波長為1m,波速為4m/s
B.此列波為橫波,左端點(diǎn)開始時(shí)先向上運(yùn)動
C.當(dāng)t=2.5s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B開始振動
D.在t=3.5s后,A、B兩點(diǎn)的振動情況總相同
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A. 太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)
B. 用加熱、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期
C. 一個(gè)氫原子從量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)最多可產(chǎn)生3條不同頻率的譜線
D. 一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),可能是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL太短
【答案】B
【解析】太陽輻射的能量主要來自于太陽內(nèi)部的核聚變,A錯(cuò)誤;加熱、加壓或改變化學(xué)狀態(tài)均不影響元素的半衰期,B正確;一個(gè)氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí),最多產(chǎn)生2種不同頻率的光譜,C錯(cuò)誤;一束光照射到金屬上,不能發(fā)生光電效應(yīng),是由于該光的頻率小,沒有達(dá)到該金屬的極限頻率,根據(jù)可知頻率小,光的波長長,D錯(cuò)誤.
【題型】單選題
【結(jié)束】
156
【題目】如圖所示,兩個(gè)邊長為2L的正方形PQMN和HGKJ區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1和B2,兩磁場區(qū)域中間夾有兩個(gè)寬度為L、方向水平且相反、場強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場,兩電場區(qū)域分界線經(jīng)過PN、GK的中點(diǎn).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)從G點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)上方電場加速后通過磁場回旋,又經(jīng)歷下方電場沿NK二次加速后恰好回到G點(diǎn),則下列說法正確的是( )
A. B2=2B1
B. 帶電粒子第二次進(jìn)入右邊磁場后一定從MN邊離開
C. 第一次完整回旋過程經(jīng)歷的時(shí)間為
D. 要實(shí)現(xiàn)兩次以上的回旋過程,可以同時(shí)增大兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,整個(gè)直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)分布著方向垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在的區(qū)域內(nèi)還有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出),x軸上有厚度不計(jì)的離子收集板MN、MN的坐標(biāo)原點(diǎn)O處由小孔,現(xiàn)讓一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子從位置P以正對O點(diǎn)的速度v射出,離子恰好能沿直線PO射入并穿出小孔,不計(jì)粒子所受重力,求:
(1)電場強(qiáng)度的大小和方向;
(2)離子全程運(yùn)動的時(shí)間和打在收集板MN上的位置坐標(biāo)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在絕熱圓柱形汽缸中用光滑絕熱活塞密閉有一定質(zhì)量的理想氣體,在汽缸底部開有一小孔,與U形水銀管相連,外界大氣壓為P0=75cmHg,缸內(nèi)氣體溫度t0=27℃,穩(wěn)定后兩邊水銀面的高度差為△h=1.5cm,此時(shí)活塞離容器底部的高度為L=50cm(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)).已知柱形容器橫截面S=0.01m2,取75cmHg壓強(qiáng)為1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2.
(i)求活塞的質(zhì)量;
(ii)若容器內(nèi)氣體溫度緩慢降至-3℃,求此時(shí)U形管兩側(cè)水銀面的高度差△h′和活塞離容器底部的高度L′.
【答案】(i) (ii)
【解析】(i)A中氣體壓強(qiáng)PA=P0+P△h=76.5cmHg=1.02×105Pa
對活塞 PAS=P0S+mg
解得m=2kg.
(ii)由于氣體等壓變化,U形管兩側(cè)水銀面的高度差不變△h′=1.5cm
T1=300K,體積V1=50cm.s
T2=270K,體積V2= L′S
由:
解得:L′=45cm.
【題型】解答題
【結(jié)束】
31
【題目】下列說法正確的是_____
A.當(dāng)一列聲波從空氣傳入水中時(shí),波長一定會變長
B.同一單擺在高山山腳的振動周期一定大于在該山山巔的振動周期
C.電磁波是橫波,可以觀察到其偏振現(xiàn)象
D.愛因斯坦狹義相對論認(rèn)為在不同慣性參考系中光速不同
E.若測得來自某遙遠(yuǎn)星系上某些元素發(fā)出的光波波長比地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)出的光波波長長,則說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,滑塊A以一定的初速度從粗糙斜面體B的底端沿斜面向上滑,然后又返回,整個(gè)過程中斜面體B與地面之間沒有相對滑動。那么滑塊向上滑和向下滑的兩個(gè)過程中( )
A. 滑塊向上滑動的加速度等于向下滑動的加速度
B. 滑塊向上滑動的時(shí)間等于向下滑動的時(shí)間
C. 斜面體B受地面的支持力大小始終等于A與B的重力之和
D. 滑塊上滑過程中損失的機(jī)械能等于下滑過程中損失的機(jī)械能
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“嫦娥三號”包括著陸器和月球車,于2013年12月2日1時(shí)30分由長征三號乙運(yùn)載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,12月6日抵達(dá)月球軌道,開展嫦娥三期工程中的第二階段——“降落”。據(jù)媒體報(bào)道,嫦娥三號衛(wèi)星月球軌道為圓軌道,軌道高度100 Km,運(yùn)行周期117分鐘。若還知道引力常量和月球平均半徑,僅利用以上條件不能求出的是( )
A. 嫦娥三號衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的速度
B. 月球?qū)︽隙鹑栃l(wèi)星的吸引力
C. 月球的平均密度
D. 月球表面的重力加速度
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在第一象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場.在第二象限中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,圓形區(qū)域與x、y軸分別相切于A、C兩點(diǎn).在A點(diǎn)正下方有一個(gè)粒子源P,P可以向x軸上方各個(gè)方向射出速度大小均為v0、質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(重力不計(jì),不計(jì)粒子間的相互作用),其中沿y軸正向射出的帶電粒子剛好從C點(diǎn)垂直于y軸進(jìn)入電場.
(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B.
(2)求帶電粒子到達(dá)x軸時(shí)的橫坐標(biāo)范圍和帶電粒子到達(dá)x軸前運(yùn)動時(shí)間的范圍.
(3)如果將第一象限內(nèi)的電場方向改為沿x軸負(fù)方向,分析帶電粒子將從何處離開磁場,可以不寫出過程.
【答案】(1) (2)x的范圍,t的范圍 (3)從A點(diǎn)正上方的D點(diǎn)離開磁場
【解析】試題分析:由題設(shè)條件,從A點(diǎn)沿y軸正方向射出的帶電粒子剛好從C點(diǎn)垂直于y軸進(jìn)入電場,由幾何關(guān)系知道它做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R,再由洛侖茲力提供向心力可以求得磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;由于所有粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑等于磁場圓的半徑,可以證明:沿不同方向進(jìn)入磁場的帶電粒子離開磁場時(shí)方向均沿x軸正方向進(jìn)入電場,之后做類平拋運(yùn)動,顯然運(yùn)動時(shí)間最長的帶電粒子是從D點(diǎn)水平射出的粒子,由類平拋運(yùn)動運(yùn)動規(guī)律就能求出打在x軸的最遠(yuǎn)點(diǎn);若將第一象限的電場改為沿x軸負(fù)方向,則粒子從磁場水平射出后做勻減速直線運(yùn)動至速度為零,再沿x軸負(fù)方向做勻加速直線運(yùn)動進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動,由于速度方向反向,則粒子所受洛侖茲力反向,最后從D點(diǎn)射出磁場.
(1)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中帶電粒子的運(yùn)動軌跡為個(gè)圓弧,軌跡半徑r=R
由,得
(2)沿不同方向進(jìn)入磁場的帶電粒子離開磁場時(shí)的速度大小均為v0,方向均平行于x軸,其臨界狀態(tài)為粒子從D點(diǎn)沿x軸正方向離開磁場
分析粒子從D點(diǎn)離開磁場的情況,粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間為,得
從D點(diǎn)平行于x軸運(yùn)動至y軸的時(shí)間
在第一象限內(nèi)運(yùn)動過程中,粒子做類平拋運(yùn)動,設(shè)運(yùn)動時(shí)間為t3,則,,
解得,
則
帶電粒子到達(dá)x軸時(shí)的橫坐標(biāo)范圍為
到達(dá)x軸前運(yùn)動時(shí)間的范圍
(3)將第一象限內(nèi)的電場方向改為沿x軸負(fù)方向時(shí),帶電粒子將從A點(diǎn)正上方的D點(diǎn)離開磁場。
【點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵點(diǎn)是帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑恰與磁場圓的半徑相等,可以證明兩圓心與兩交點(diǎn)構(gòu)成菱形,所以兩對邊平行,從而離開磁場中速度方向水平向右.這也是磁聚焦的大原理。
【題型】解答題
【結(jié)束】
94
【題目】下列說法正確的是________.
A.在完全失重的情況下,氣體的壓強(qiáng)為零
B.液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏,分子間的引力大于斥力
C.當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距時(shí),分子間的距離越大,分子勢能越小
D.水中氣泡上浮過程中,氣泡中的氣體在單位時(shí)間內(nèi)與氣泡壁單位面積碰撞的分子數(shù)減小
E.不可能利用高科技手段將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下沿x軸正方向運(yùn)動,其電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x2段是關(guān)于直線x=x1對稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說法正確的是
A. x1處電場強(qiáng)度最小,但不為零
B. 粒子在0~x2段做勻變速運(yùn)動,x2~x3段做勻速直線運(yùn)動
C. 若x1、x3處電勢為1、3,則1<3
D. x2~x3段的電場強(qiáng)度大小方向均不變
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