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(17分) 如圖甲所示,建立Oxy坐標系,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,第一四象限有磁場,方向垂直于Oxy平面向里。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸間右連接發(fā)射質(zhì)量為m、電量為+q、速度相同、重力不計的帶電粒子在0~3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極邊緣的影響)。
已知t=0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時,刻經(jīng)極板邊緣射入磁場。上述m、q、
、t0、B為已知量。(不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況)
(1)求電壓U0的大小。
(2)求t0時刻進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑。
(3)帶電粒子在磁場中的運動時間。
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如圖所示,在磁感應強度為B=2T,方向垂直紙面向里的勻強磁場中,有一個由兩條曲線狀的金屬導線及兩電阻(圖中黑點表示)組成的固定導軌,兩電阻的阻值分別為R1=3Ω、R2=6Ω,兩電阻的體積大小可忽略不計,兩條導線的電阻忽略不計且中間用絕緣材料隔開,導軌平面與磁場垂直(位于紙面內(nèi)),導軌與磁場邊界(圖中虛線)相切,切點為A,現(xiàn)有一根電阻不計、足夠長的金屬棒MN與磁場邊界重疊,在A點對金屬棒MN施加一個方向與磁場垂直、位于導軌平面內(nèi)的并與磁場邊界垂直的拉力F,將金屬棒MN以速度v=5m/s勻速向右拉,金屬棒MN與導軌接觸良好,以切點為坐標原點,以F的方向為正方向建立x軸,兩條導線的形狀符合曲線方程
m,求:
(1)推導出感應電動勢e的大小與金屬棒的位移x的關系式.
(2)整個過程中力F所做的功.
(3)從A到導軌中央的過程中通過R1的電荷量.
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(12分) 用同種材料制成傾角30°的斜面和長水平面,斜面長2.4m且固定,一小物塊從斜面頂端以沿斜面向下的初速度v0開始自由下滑,當v0=2 m/s時,經(jīng)過0.8s后小物塊停在斜面上。多次改變v0的大小,記錄下小物塊從開始運動到最終停下的時間t,作出t-v0圖象,如圖所示,求:
(1)小物塊與該種材料間的動摩擦因數(shù)為多少?
(2)某同學認為,若小物塊初速度為4m/s,則根據(jù)圖象中t與v0成正比推導,可知小物塊運動時間為1.6s。以上說法是否正確?若不正確,說明理由并解出你認為正確的結(jié)果。
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選修3-5(12分)
⑴下列關于近代物理知識說法,你認為正確的是 。
A.湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子,表明原子具有核式結(jié)構(gòu)
B.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應
C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應,是因為該束光的波長太長
D.按照波爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電
子的動能減小,原子總能量增加
(2)一個氘核(
H)和一個氚核(
H)結(jié)合成一個氦核并放出一個中子時,質(zhì)量虧損為Δm,已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,真空中的光速為c,若1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生上述核反應,則在核反應中釋放的能量為________.
A.NAΔmc2 B.2NAΔmc2 C.
NAΔmc2 D.5NAΔmc2
(3)用速度為v0、質(zhì)量為m1的
He核轟擊質(zhì)量為m2的靜止的
7N核,發(fā)生核反應,最終產(chǎn)生兩種新粒子A和B.其中A為
8O核,質(zhì)量為m3,速度為v3;B的質(zhì)量為m4.
①計算粒子B的速度vB.
②粒子A的速度符合什么條件時,粒子B的速度方向與He核的運動方向相反.
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選修3-4(12分)
(1)慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖A所示),從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是( 。
(2)一列簡諧橫波,沿x軸正向傳播,位于原點的質(zhì)點的振動圖象如圖1所示。
①該振動的振幅是 cm;②振動的周期是 s;③在t等于
周期時,位于原點的質(zhì)點離開平衡位置的位移是 cm。圖2為該波在某一時刻的波形圖,A點位于x=0.5 m處。④該波的傳播速度是 m/s;⑤經(jīng)過
周期后,A點離開平衡位置的位移是 cm。
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在“測定金屬的電阻率”的實驗中,用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示,用米尺測出金屬絲的長度L,金屬絲的電阻大約為5 Ω,先用伏安法測出金屬絲的電阻Rx,然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率.
(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________ mm.
(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關和若干導線及下列器材:
A.電壓表0~3 V,內(nèi)阻10 kΩ
B.電壓表0~15 V,內(nèi)阻50 kΩ
C.電流表0~0.6 A,內(nèi)阻0.05 Ω
D.電流表0~3 A,內(nèi)阻0.01 Ω
E.滑動變阻器,0~10 Ω
F.滑動變阻器,0~100 Ω
①要求較準確地測出其阻值,電壓表應選________,電流表應選________,滑動變阻器選 (填序號)
②實驗中實物接線如圖11-2所示,請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤.
錯誤1_________________________________
錯誤2
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現(xiàn)要驗證“當質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下:一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖)、小車、計時器一個、米尺。
⑴填入適當?shù)墓交蛭淖,完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響):
①讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑到斜面底端A2,記下所用的時間t。
②用米尺測量A1與A2之間的距離s,則小車的加速度a= 。
③用米尺測量A1相對于A2的高度h。設小車所受重力為mg,則小車所受的合外力F= 。
④改變 ,重復上述測量。
⑤以h為橫坐標,1/t2為縱坐標,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過原點的直線,則可驗證“當質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。
⑵在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中,某同學設計的方案是:
①調(diào)節(jié)斜面傾角,使小車在斜面上勻速下滑。 測量此時A1點相對于斜面底端A2的高度h0。
②進行⑴中的各項測量。
③計算與作圖時用(h-h0)代替h。對此方案有以下幾種評論意見:
A.方案正確可行。
B.方案的理論依據(jù)正確,但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動。
C.方案的理論依據(jù)有問題,小車所受摩擦力與斜面傾角有關。
其中合理的意見是 。
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如圖,在水平桌面上放置兩條相距l的平行光滑導軌ab與cd,阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連;瑮UMN垂直于導軌并可在導軌上滑動。整個裝置放于勻強磁場中,磁場的方向豎直向上,磁感應強度的大小為B;瑮U的中點系一不可伸長的輕繩,繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后,與一質(zhì)量為m的物塊相連,繩處于拉直狀態(tài),F(xiàn)若從靜止開始釋放物塊,用i表示回路中的感應電流,g表示重力加速度,則在物塊下落過程中物塊的速度可能 ( )
A.小于
B.大于![]()
C.小于
D.大于![]()
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在太陽系中有一顆行星的半徑為R,若在該星球表面以初速度v0豎直上拋出一物體,則該物體上升的最大高度為H.已知該物體所受的其他力與行星對它的萬有引力相比較可忽略不計.則根據(jù)這些條件,可以求出的物理量是 ( )
A.該行星的密度 B.該行星的自轉(zhuǎn)周期
C.該星球的第一宇宙速度 D.該行星附近運行的衛(wèi)星的最小周期
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