題目列表(包括答案和解析)
如圖所示，真空中有一以（r，0）為圓心、半徑為r的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里.磁場(chǎng)的上方有兩等大的平行金屬板MN，兩板間距離為2r.從O點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡均在紙面內(nèi).當(dāng)質(zhì)子進(jìn)入兩板間時(shí)兩板間可立即加上如圖所示的電壓，且電壓從t=0開始變化,電壓的最大值為
,已知質(zhì)子的電荷量為e，質(zhì)量為m，質(zhì)子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，不計(jì)重力,求：
（1）質(zhì)子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小;
（2）若質(zhì)子沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，到達(dá)M板所需的時(shí)間為多少?
（3）若質(zhì)子沿與x軸正方向成某一角度θ的速度射入磁場(chǎng)時(shí)，粒子離開磁場(chǎng)后能夠平行于金屬板進(jìn)入兩板間，求θ的范圍以及質(zhì)子打到M板時(shí)距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離。
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）由牛頓第二定律：
…………（1分）
解得： ………………（1分）
（2）如圖：質(zhì)子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)
周期，
………………（2分）
進(jìn)入MN間
在0到
時(shí)間內(nèi)，質(zhì)子不受電場(chǎng)力
………………（1分）
在到T時(shí)間內(nèi)，質(zhì)子受的電場(chǎng)力。
………………（1分）
………………（1分） 
………………（1分）
………………（1分） 
………………（1分）
因此
如圖所示，真空中有一以（r，0）為圓心、半徑為r的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里.磁場(chǎng)的上方有兩等大的平行金屬板MN，兩板間距離為2r.從O點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡均在紙面內(nèi).當(dāng)質(zhì)子進(jìn)入兩板間時(shí)兩板間可立即加上如圖所示的電壓，且電壓從t=0開始變化,電壓的最大值為
,已知質(zhì)子的電荷量為e，質(zhì)量為m，質(zhì)子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，不計(jì)重力,求：
（1）質(zhì)子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小;
（2）若質(zhì)子沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，到達(dá)M板所需的時(shí)間為多少?
（3）若質(zhì)子沿與x軸正方向成某一角度θ的速度射入磁場(chǎng)時(shí)，粒子離開磁場(chǎng)后能夠平行于金屬板進(jìn)入兩板間，求θ的范圍以及質(zhì)子打到M板時(shí)距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離。
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）由牛頓第二定律：
…………（1分）
解得： ………………（1分）
（2）如圖：質(zhì)子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)
周期，
………………（2分）
進(jìn)入MN間
在0到
時(shí)間內(nèi)，質(zhì)子不受電場(chǎng)力
………………（1分）
在到T時(shí)間內(nèi)，質(zhì)子受的電場(chǎng)力。
………………（1分）
………………（1分） 
………………（1分）
………………（1分） 
………………（1分）
因此
某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過程中，通過一塊電壓表
和一塊多用電表的歐姆擋接成電路就能一次性既能測(cè)出電壓表的內(nèi)阻又能測(cè)出多用電表中歐姆擋的內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)．已知電壓表的內(nèi)阻約在15～25 kΩ之間，量程為15 V，多用電表歐姆擋的電阻刻度中間值為20.
(1)請(qǐng)用筆跡代替導(dǎo)線將紅、黑表筆連在電壓表上．
(2)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中，歐姆的選擇開關(guān)應(yīng)撥至倍率為“×________”．
(3)在實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們讀出電壓表的讀數(shù)為U，歐姆表指針?biāo)傅目潭葹?i>n，并且在實(shí)驗(yàn)過程中，一切操作都是正確的，由此可得歐姆表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為________．
【答案】 (1)如下圖所示
(2)1 k (3)E＝U＋
＝
U
在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，PO為橡皮筋，OA、OB為帶有繩套的兩細(xì)繩。①對(duì)下列操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的敘述正確的是________
A．兩細(xì)繩的夾角要盡可能地大
B．必須測(cè)出兩細(xì)繩的長(zhǎng)度，以便畫出力的圖示
C．有可能兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力都比橡皮筋的拉力大
D．換用一根彈簧測(cè)力計(jì)后只需把橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度即可
②在某次實(shí)驗(yàn)中，用兩彈簧秤拉繩使橡皮筋的一端拉伸到O點(diǎn)，在保持O點(diǎn)位置不變的情況下，下列操作可能實(shí)現(xiàn)的有_______
A．保持OA、OB兩細(xì)線的方向不變，改變兩彈簧秤拉力的大小
B．保持OA的方向及A彈簧秤的示數(shù)不變，改變B彈簧秤的拉力大小及方向
C．保持彈簧秤A的示數(shù)不變，使彈簧秤B的示數(shù)減小
D．保持OB細(xì)線的方向不變，使彈簧秤A的示數(shù)減小
（2）某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上砝碼盤。通過改變盤中砝碼的質(zhì)量，測(cè)得6組砝碼的質(zhì)量
和對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度
，畫出一圖線，對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖上標(biāo)出，如圖乙所示。（重力加速度
）
①采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理，該彈簧的勁度系數(shù)為 
。（保留3位有效數(shù)字）
②請(qǐng)你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與考慮砝碼盤的質(zhì)量相比，結(jié)果 。(填“偏大”、“偏小”或“相同”)
【答案】（1）①C ②CD （2）①3.44N/m ②相同
【解析】
（1）①A、兩細(xì)繩的夾角并非越大越好，適當(dāng)大一些即行，故A錯(cuò)誤；
B、該實(shí)驗(yàn)通過細(xì)繩確定力的方向，并非確定力的大小，故B錯(cuò)誤；
C、兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與橡皮筋的拉力大小相等，兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大，故C正確；
D、換用一根彈簧測(cè)力計(jì)后只需把橡皮筋拉伸到相同位置O，即使橡皮筋的形變方向和大小都相同，故D錯(cuò)誤。故選C。
②該題中，要求保持O點(diǎn)位置不變，即合力的大小和方向不變，即平行四邊形的對(duì)角線不變，根據(jù)平行四邊形定則可知：
A、保持分力的方向不變，而對(duì)角線不變化，則平行四邊形只有一種畫法，故A錯(cuò)誤；
B、一個(gè)分力不變，對(duì)角線不變，平行四邊形只有一種畫法，故B錯(cuò)誤；
C、一個(gè)分力大小不變，另外一個(gè)分力減小，對(duì)角線不變，平行四邊形有無數(shù)種畫法，故C正確；
D、一個(gè)分力方向不變，另外一個(gè)分力減小，對(duì)角線不變，平行四邊形有無數(shù)種畫法（兩分力不垂直），故D正確。
故選CD。
（2）①由平衡條件得
得
，對(duì)應(yīng)圖像可知，斜率對(duì)應(yīng)
，故k＝3.44 N/m。
②因?yàn)閗是通過斜率和重力加速度求得的，與質(zhì)量無關(guān)，故結(jié)果相同。
第三部分 運(yùn)動(dòng)學(xué)
第一講 基本知識(shí)介紹
一． 基本概念
1． 質(zhì)點(diǎn)
2． 參照物
3． 參照系——固連于參照物上的坐標(biāo)系（解題時(shí)要記住所選的是參照系，而不僅是一個(gè)點(diǎn)）
4．絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)，牽連運(yùn)動(dòng)：v絕=v相+v牽
二．運(yùn)動(dòng)的描述
1．位置：r=r(t)
2．位移：Δr=r(t+Δt)－r(t)
3．速度：v=limΔt→0Δr/Δt.在大學(xué)教材中表述為：v=dr/dt, 表示r對(duì)t 求導(dǎo)數(shù)
5．以上是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的基本物理量，也就是位移、位移的一階導(dǎo)數(shù)、位移的二階導(dǎo)數(shù)�？墒�
三階導(dǎo)數(shù)為什么不是呢？因?yàn)榕ｎD第二定律是F=ma,即直接和加速度相聯(lián)系。（a對(duì)t的導(dǎo)數(shù)叫“急動(dòng)度”。）
6．由于以上三個(gè)量均為矢量，所以在運(yùn)算中用分量表示一般比較好
三．等加速運(yùn)動(dòng)
v(t)=v0+at r(t)=r0+v0t+1/2 at2
一道經(jīng)典的物理問題：二次世界大戰(zhàn)中物理學(xué)家曾經(jīng)研究，當(dāng)大炮的位置固定，以同一速度v0沿各種角度發(fā)射，問：當(dāng)飛機(jī)在哪一區(qū)域飛行之外時(shí)，不會(huì)有危險(xiǎn)？（注：結(jié)論是這一區(qū)域?yàn)橐粧佄锞�，此拋物線是所有炮彈拋物線的包絡(luò)線。此拋物線為在大炮上方h=v2/2g處，以v0平拋物體的軌跡。）
練習(xí)題：
一盞燈掛在離地板高l2,天花板下面l1處。燈泡爆裂，所有碎片以同樣大小的速度v 朝各個(gè)方向飛去。求碎片落到地板上的半徑（認(rèn)為碎片和天花板的碰撞是完全彈性的，即切向速度不變，法向速度反向；碎片和地板的碰撞是完全非彈性的，即碰后靜止。）
四．剛體的平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)
1． 我們講過的圓周運(yùn)動(dòng)是平動(dòng)而不是轉(zhuǎn)動(dòng)
2． 角位移φ=φ（t）, 角速度ω=dφ/dt , 角加速度ε=dω/dt
3． 有限的角位移是標(biāo)量，而極小的角位移是矢量
4． 同一剛體上兩點(diǎn)的相對(duì)速度和相對(duì)加速度
兩點(diǎn)的相對(duì)距離不變，相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧，VA=VB+VAB,在AB連線上
投影：[VA]AB=[VB]AB,aA=aB+aAB,aAB=,anAB+,aτAB, ,aτAB垂直于AB,,anAB=VAB2/AB
例：A，B，C三質(zhì)點(diǎn)速度分別VA ，VB ，VC
求G的速度。
五．課后習(xí)題：
一只木筏離開河岸，初速度為V，方向垂直于岸邊，航行路線如圖。經(jīng)過時(shí)間T木筏劃到路線上標(biāo)有符號(hào)處。河水速度恒定U用作圖法找到在2T，3T，4T時(shí)刻木筏在航線上的確切位置。
五、處理問題的一般方法
（1）用微元法求解相關(guān)速度問題
例1：如圖所示，物體A置于水平面上，A前固定一滑輪B，高臺(tái)上有一定滑輪D，一根輕繩一端固定在C點(diǎn)，再繞過B、D，BC段水平，當(dāng)以恒定水平速度v拉繩上的自由端時(shí)，A沿水平面前進(jìn)，求當(dāng)跨過B的兩段繩子的夾角為α?xí)r，A的運(yùn)動(dòng)速度。
（vA＝
）
（2）拋體運(yùn)動(dòng)問題的一般處理方法
（1）將斜上拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)
（2）將沿斜面和垂直于斜面方向作為x、y軸，分別分解初速度和加速度后用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題
（3）將斜拋運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的斜向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，用矢量合成法則求解
例2：在擲鉛球時(shí)，鉛球出手時(shí)距地面的高度為h，若出手時(shí)的速度為V0，求以何角度擲球時(shí)，水平射程最遠(yuǎn)？最遠(yuǎn)射程為多少？
（α=
、 x=
）
第二講 運(yùn)動(dòng)的合成與分解、相對(duì)運(yùn)動(dòng)
（一）知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)撥
參考系的轉(zhuǎn)換：動(dòng)參考系，靜參考系
相對(duì)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)參考系的運(yùn)動(dòng)
絕對(duì)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于靜參考系統(tǒng)（通常指固定于地面的參考系）的運(yùn)動(dòng)
牽連運(yùn)動(dòng)：動(dòng)參考系相對(duì)于靜參考系的運(yùn)動(dòng)
（5）位移合成定理：SA對(duì)地=SA對(duì)B+SB對(duì)地
速度合成定理：V絕對(duì)=V相對(duì)+V牽連
加速度合成定理：a絕對(duì)=a相對(duì)+a牽連
（二）典型例題
（1）火車在雨中以30m/s的速度向南行駛，雨滴被風(fēng)吹向南方，在地球上靜止的觀察者測(cè)得雨滴的徑跡與豎直方向成21。角，而坐在火車?yán)锍丝涂吹接甑蔚膹桔E恰好豎直方向。求解雨滴相對(duì)于地的運(yùn)動(dòng)。
提示：矢量關(guān)系入圖
答案：83.7m/s
（2）某人手拿一只停表，上了一次固定樓梯，又以不同方式上了兩趟自動(dòng)扶梯，為什么他可以根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)來計(jì)算自動(dòng)扶梯的臺(tái)階數(shù)？
提示：V人對(duì)梯=n1/t1
V梯對(duì)地=n/t2
V人對(duì)地=n/t3
V人對(duì)地= V人對(duì)梯+ V梯對(duì)地
答案：n=t2t3n1/（t2-t3）t1
(3)某人駕船從河岸A處出發(fā)橫渡，如果使船頭保持跟河岸垂直的方向航行，則經(jīng)10min后到達(dá)正對(duì)岸下游120m的C處，如果他使船逆向上游，保持跟河岸成а角的方向航行，則經(jīng)過12.5min恰好到達(dá)正對(duì)岸的B處，求河的寬度。
提示：120=V水*600
D=V船*600
答案：200m
（4）一船在河的正中航行，河寬l=100m，流速u=5m/s，并在距船s=150m的下游形成瀑布，為了使小船靠岸時(shí)，不至于被沖進(jìn)瀑布中，船對(duì)水的最小速度為多少？
提示：如圖船航行
答案：1.58m/s
（三）同步練習(xí)
1.一輛汽車的正面玻璃一次安裝成與水平方向傾斜角為β1=30°，另一次安裝成傾角為β2=15°。問汽車兩次速度之比
為多少時(shí)，司機(jī)都是看見冰雹都是以豎直方向從車的正面玻璃上彈開？（冰雹相對(duì)地面是豎直下落的）
2、模型飛機(jī)以相對(duì)空氣v=39km/h的速度繞一個(gè)邊長(zhǎng)2km的等邊三角形飛行，設(shè)風(fēng)速u = 21km/h ，方向與三角形的一邊平行并與飛機(jī)起飛方向相同，試求：飛機(jī)繞三角形一周需多少時(shí)間？
3.圖為從兩列蒸汽機(jī)車上冒出的兩股長(zhǎng)幅氣霧拖尾的照片（俯視）。兩列車沿直軌道分別以速度v1=50km/h和v2=70km/h行駛，行駛方向如箭頭所示，求風(fēng)速。
4、細(xì)桿AB長(zhǎng)L ，兩端分別約束在x 、 y軸上運(yùn)動(dòng)，（1）試求桿上與A點(diǎn)相距aL（0＜ a ＜1)的P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡；（2）如果vA為已知，試求P點(diǎn)的x 、 y向分速度vPx和vPy對(duì)桿方位角θ的函數(shù)。
（四）同步練習(xí)提示與答案
1、提示：利用速度合成定理，作速度的矢量三角形。答案為：3。
2、提示：三角形各邊的方向?yàn)轱w機(jī)合速度的方向（而非機(jī)頭的指向）；
第二段和第三段
大小相同。
參見右圖，顯然：
v2 = 
+ u2 － 2v合ucos120°
可解出 v合 = 24km/h 。
答案：0.2hour（或12min.）。
3、提示：方法與練習(xí)一類似。答案為：3
4、提示：（1）寫成參數(shù)方程
后消參數(shù)θ。
（2）解法有講究：以A端為參照， 則桿上各點(diǎn)只繞A轉(zhuǎn)動(dòng)。但鑒于桿子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情形如右圖，應(yīng)有v牽 = vAcosθ，v轉(zhuǎn) = vA
，可知B端相對(duì)A的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度為：v轉(zhuǎn) + vAsinθ= 
。
P點(diǎn)的線速度必為 
= v相
所以 vPx = v相cosθ+ vAx ，vPy = vAy － v相sinθ
答案：（1）
+ 
= 1 ，為橢圓；（2）vPx = avActgθ ，vPy =（1 － a）vA
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