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18.如圖所示,在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,其電阻不計(jì),間距為L,導(dǎo)軌平面與磁場方向垂直.a(chǎn)b、cd為兩根垂直導(dǎo)軌放置、電阻均為R、質(zhì)量均為m的金屬棒. 棒cd與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為f,且用能承受最大拉力為T0的水平細(xì)線拉住,棒ab與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì),在水平拉力F的作用下以加速度a由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),ab運(yùn)動(dòng)前,細(xì)線處于自然伸直狀態(tài),拉力為零.求: (1)線斷以前水平拉力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律; (2)從ab開始運(yùn)動(dòng)至細(xì)線被拉斷前瞬間通過導(dǎo)體棒ab橫截面的電量.
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19、如圖所示,兩平行金屬板間接有圖(乙)所示的隨時(shí)間t變化的電壓u,板長l=0.4m,板間距離d=0.2m。在金屬板右側(cè)有一邊界為MN的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5×10-3T,方向垂直紙面向里,F(xiàn)有帶電粒子以速度v0=105m/s沿兩板中線OO’方向平行金屬板射入電場中,磁場邊界MN與中線OO’垂直,已知帶電粒子的比荷q/m=108c/kg。粒子的重力可忽略不計(jì)。在每個(gè)粒子通過電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),電場可視作是恒定不變的。 ⑴t=0時(shí)刻射入的帶電粒子沿直線射入磁場,求在磁場中運(yùn)動(dòng)的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)間的距離。 ⑵證明射出電場的任何一個(gè)帶電粒子,進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)間的距離為定值。
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⑶試求帶電粒子射出電場時(shí)的最大速度。
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20.(16分)如圖所示,一個(gè)帶有圓弧的粗糙滑板A,總質(zhì)量為mA=3kg,其圓弧部分與水平部分相切于P,水平部分PQ長為L=3.75m.開始時(shí)A靜止在光滑水平面上,有一質(zhì)量為mB=2kg的小木塊B從滑板A的右端以水平初速度v0=5m/s滑上A,小木塊B與滑板A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.15,小木塊B滑到滑板A的左端并沿著圓弧部分上滑一段弧長后返回最終停止在滑板A上。 (1)求A、B相對(duì)靜止時(shí)的速度大; (2)若B最終停在A的水平部分上的R點(diǎn),P、R相距1m,求B在圓弧上運(yùn)動(dòng)過程中因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能;
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(3)若圓弧部分光滑,且除v0不確定外其他條件不變,討論小木塊B在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,是否有可能在某段時(shí)間里相對(duì)地面向右運(yùn)動(dòng)?如不可能,說明理由;如可能,試求出B既能向右滑動(dòng)、又不滑離木板A的v0取值范圍。 (取g=10m/s2,結(jié)果可以保留根號(hào)) 2007年惠州市高三年級(jí)物理優(yōu)化試卷
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說明: 一.答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題共12小題,其中1~8題為必做題,9~12是選做題.選做題分為兩組,考生必須從兩組中任意選擇一組作答.每小題4分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,至少有一個(gè)正確選項(xiàng).全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分. 題類 必做題 選做一組 選做二組 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 ACD D AC CD B BD ABC B CD AD ABC B 二、答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):全題24分,答案正確的,按下列答案后面括號(hào)內(nèi)的分?jǐn)?shù)給分;答錯(cuò)的,不答的,都給0分. 13.(1)(4分) 所選器材 (只填器材序號(hào)) 簡述實(shí)驗(yàn)方法 (不要求寫出具體步驟) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 方案1: A、C、F 用彈簧秤稱出帶夾子重錘的重力大小G,再用天平測出其質(zhì)量m,則g=G/m。 方案2:B、D、 G、H、J、L、M 安裝儀器,接通電源,讓紙帶隨小車一起沿斜面下滑。用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)。改變斜面高度再測一次。利用兩次數(shù)據(jù),由牛頓第二定律算出結(jié)果。 方案3:B、E、F 將帶夾子的重錘懸掛在鐵架臺(tái)上并置于桌面的邊緣,用刻度尺測出重錘離桌面邊緣的高度,同時(shí)用光電計(jì)時(shí)器測出重錘在上述高度內(nèi)做自由落體的時(shí)間,則 (2)①加速度的計(jì)算值:每空1分,共3分
a/()
②作出a─F圖象:2分 ③結(jié)論:在保持物體質(zhì)量M不變時(shí),加速度a與合外力F成正比 。1分 14、(1)①3、4(有一個(gè)位置填錯(cuò)就不給分)(1分); 5、6(1分) ②500Ω(1分); 1.985或1.990V(1分)(1分) ③丙(1分) (2)①右(1分) ②(2分) ③B (1分)
;D(1分) 電路圖(2分) 三、本題共6小題,86分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 15、(14分)參考解答及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 甲同學(xué)的分析是錯(cuò)誤的(1分),小球的機(jī)械能不守恒.(1分)
乙同學(xué)分析也是錯(cuò)誤的(1分),小球在滑動(dòng)過程中的最大速度的位置不在最低點(diǎn)B: (1分) 正確解如下: 小球在B點(diǎn)時(shí),F(xiàn)N-mg=m (1分)
∵FN= 2 mg ∴v2=gR (1分) 從A到B,設(shè)電場力做功WE,由動(dòng)能定理WE+mgR=mv2, (1分)
得WE=一mgR (1分) ∵電場力做負(fù)功, ∴帶電小球受電場力方向向右FE ==mg (1分) 電場強(qiáng)度方向向右(1分)從A到B之間一定有位置D是小球運(yùn)動(dòng)速度方向瞬時(shí)合力為零處,也是小球速度最大處 (1分) 設(shè)OD連線與豎直方向夾角θ,F(xiàn)Ecosθ=Gsinθ(1分)
m=mgRcosθ-FE
(R-Rsinθ)(1分)
vmax = (1分) 16. (14分) 參考解答及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)軌受到PQ棒水平向右的摩擦力f=μmg 。1分) 根據(jù)牛頓第二定律并整理得F-μmg-F安=Ma (1分) 剛拉動(dòng)導(dǎo)軌時(shí),I感=0,安培力為零,導(dǎo)軌有最大加速度(1分) am= 。1分)
=(2-0.2×0.6×10)/2=0.4m/
s2 (1分) 隨著導(dǎo)軌速度增大,感應(yīng)電流增大,加速度減小,當(dāng)a=0時(shí),速度最大 (1分) 速度最大值為vm,電流最大為Im,此時(shí)導(dǎo)軌受到向右的安培力 FB= BImL
(1分)
F-μmg - BImL=0 分)
I.m= 。1分)
代人數(shù)字算得Im=A = 2A
(1分)
I=E/(R+r) 。1分)
I m =BLvm/(R+r) 。1分) v m
=Im
(R+ r)/BL二2 × (0.2+0.4)/(0.8×0.5)=3m/ s (1分) 17. (14分)
參考解答及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)行星質(zhì)量m,太陽質(zhì)量為M,行星與太陽的距離為r,根據(jù)萬有引力定律, 行星受太陽的萬有引力(2分) 行星繞太陽做近似勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有(2分) (1分) 以上式子聯(lián)立 故(1分) 地球的周期年,(1分) 火星的周期(2分) 年=1.8年 (1分) 設(shè)經(jīng)時(shí)間t兩星又一次距離最近,根據(jù)(2分) 則兩星轉(zhuǎn)過的角度之差(2分) (2分,答“2.2年”同樣給分) 18. (14分)
參考解答及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 解(1)在時(shí)刻t,棒ab的速度
v=a t
-------------------(1分) 棒中感應(yīng)電動(dòng)勢為 E=B L v=B L a t -------------(1分) 棒中的感應(yīng)電流為
I= -----------------(2分) 對(duì)ab棒應(yīng)用牛頓第二定律得 F-BIL=ma ----------------(1分) 解得:
F= ---------------(2分) (2)細(xì)線拉斷前瞬間cd滿足 BIL=f
+T0
-------------------(1分)
+T0 -------------------(1分)
t= -------------------(1分) 由于ab棒勻加速運(yùn)動(dòng),所以 ①
-------------------(1分) 線拉斷前的過程中有: ②
-------------------聯(lián)立①、②得:Q= -------(1分) 第19題:(14分) 參考解答及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 解:⑴時(shí)刻粒子將垂直邊界進(jìn)入磁場,在洛侖茲力作用下作半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),得: ……① 得入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的距離:……② 聯(lián)解①②得: ⑵設(shè)粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)角為,得右圖。依圖得: ………③
………④ 根據(jù)邊角關(guān)系得入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的距離………⑤ 聯(lián)解③④⑤式得:,為定值。 ⑶粒子在極板間作類平拋運(yùn)動(dòng)。剛能從右上角飛出時(shí),有速度vm。設(shè)飛出所用時(shí)間為t,此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓為U。依圖得: 水平方向: ………⑥
豎直方向:………⑦ 加速度:………⑧ 根據(jù)動(dòng)能定理:………⑨ 聯(lián)解⑥⑦⑧⑨式得最大速度 20.(16分) 參考解答及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) (1)小木塊B從開始運(yùn)動(dòng)直到A、B相對(duì)靜止的過程中,系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒,有 ①(1分) 解得 =2 m/s
②(1分) (2)B在A的圓弧部分的運(yùn)動(dòng)過程中,它們之間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為Q1,B在A的水平部分往返的運(yùn)動(dòng)過程中,它們之間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為Q2,由能量關(guān)系得到
③(1分)
④(1分) ⑤(1分) (3)設(shè)小木塊B下滑到P點(diǎn)時(shí)速度為vB,同時(shí)A的速度為vA,由動(dòng)量守恒和能量關(guān)系可以得到 ⑥(1分)
⑦(1分) 由⑥⑦兩式可以得到 ,令 ,化簡后為
⑧(2分) 若要求B最終不滑離A,由能量關(guān)系必有
⑨(1分) 化簡得 ⑩(2分) 故B既能對(duì)地向右滑動(dòng),又不滑離A的條件為
⑾ (2分) 即 或 ( ) (2分)
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