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第Ⅰ卷(选择题)
二、选择题(本大题共8小题,每小题6分,共48分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
图11.若战机从“辽宁号”航母上起飞滑行的距离相同,牵引力相同,则 ()
(A) 携带弹药越多,加速度越大
(B) 加速度相同,与携带弹药的多少无关
(c) 携带弹药越多,获得的起飞速度越大
(D) 携带弹药越多,滑行时间越长
2.如图2甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系,将某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上推出,调节斜面与水平方向的夹角θ,实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示,g取10 m/s2,根据图象可求出()
图2(A) 物体的初速率v0=3 m/s
(B) 物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.75
(C) 取不同的倾角θ,物体在斜面上能达到的位移x的最小值xmin=1.44 m
(D) 当某次θ=30°时,物体的初动能全部转化为内能
图33.2013年12月2日凌晨1时30分,嫦娥三号月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空.这是继07年嫦娥一号、10年嫦娥二号之后,我国发射的第3颗月球探测器,也是首颗月球软着陆探测器.嫦娥三号携带有一台无人月球车,重3吨多,是我国设计最复杂的航天器.如图3所示为其飞行轨道示意图,则下列说法正确的是 ()
(A) 嫦娥三号的发射速度应该大于11.2 km/s
(B) 嫦娥三号在环月轨道1上P点的加速度大于在环月轨道2上P点的加速度
(C) 嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小
(D) 嫦娥三号在动力下降段中一直处于完全失重状态
4.带电粒子仅在电场力作用下,从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点,如图4所示,实线是电场线,下列说法正确的是()
(A) 粒子在a点时的加速度比在b点时的加速度小
(B) 从a到b过程中,粒子的电势能不断减小
(C) 无论粒子带何种电,经b点时的速度总比经a点时的速度大
(D) 电场中a点的电势一定比b点的电势高
图4图55. 如图5所示,在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的直径.一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为v、方向与ab成30°角时,恰好从b点飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t;若同一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场,也经时间t飞出磁场,则其速度大小为()
(A) 12v(B) 23v(C) 32(D) 32v
6.如图6,在倾角为θ的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为m1、m2,弹簧劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态.现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动,当物块B刚要离开挡板C时,物块A运动的距离为d,速度为v,则此时( )
(A) 拉力做功的瞬时功率为Fvsinθ
(B) 物块B的质量满足m2gsinθ=kd
(C) 物块A的加速度为F-kdm1
(D) 弹簧弹性势能的增量为Fd-m1gdsinθ-12m1v2
图6图77.如图7所示,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻.闭合开关S后,若照射R3的光强度减弱,则()
(A) R1两端的电压变大
(B) 小灯泡消耗的功率变小
(C) 通过R2的电流变小
(D) 电源两极间的电压变小
图88.如图8所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻,空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场,质量为m,电阻为r的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.棒CD在平行于MN向右的水平拉力作用下由静止开始运动一段时间t0后撤去拉力,其全过程的v-t图象如图9所示,若全过程中电阻R上消耗的电能为Q,则下列判断正确的是()
图9(A) 水平拉力作用过程中回路有顺时针方向的电流
(B) 导体棒先作匀加速直线运动后作加速度增大的减速运动
(C)t0时的水平拉力为(B2l2v0R+r+mv0t0)
(D) 水平拉力做的功为(R+r)QR
三、非选择题(包括必考题和选考题两部分.第22~32题为必考题,每个试题考生都做答;第33题~40题为选考题,考生根据要求作答)
9.如图10所示装置可用来验证机械能守恒,直径为d的摆球A拴在长为L的不可伸长的轻绳一端(Ld),绳的另一端固定在O点,O点正下方摆球重心经过的位置固定光电门B.现将摆球拉起,使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆球,当其到达最低位置时,光电门B记录的遮光时间为t.
图10(1)如图为50分度游标卡尺测量摆球A的直径d=mm.
(2)摆球到达最低点的速度v= (用题中字母表示).
(3)写出满足机械能守恒的表达式(用题中字母表示).
图1110.如图11,用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电动势3 V,内阻不计
电流表A1:量程0 ~ 15 mA,内阻约为100 Ω
电流表A2:量程0 ~ 300 μA,内阻为1000 Ω
滑动变阻器R1:阻值范围0 ~ 20 Ω,额定电流2 A
电阻箱R2,阻值范围0 ~ 9999 Ω,额定电流1 A
电键S、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下面问题:
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表(填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到Ω,这样可以改装成一个量程为3.0的电压表.
(2)在方框中画完整测量Rx阻值的电路图,并在图中标明器材代号;
(3) 调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是mA,电流表A2的示数是μA,测得待测电阻Rx的阻值是.本次测量存在一定的系统误差,考虑这个原因测量值比较真实值(选填“偏大”或“偏小”).
图1211.如图13所示,在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=0.5 kg的小物块,它与水平台阶表面的动摩擦因数μ=0.5,且与台阶边缘O点的距离s=5 m.在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板,圆弧半径R=1 m,圆弧的圆心也在O点.今以O点为原点建立平面直角坐标系.现用F=5 N的水平恒力拉动小物块,一段时间后撤去拉力,小物块最终水平抛出并击中挡板.(g取10 m/s2)
(1)若小物块恰能击中档板上的P点(OP与水平方向夹角为37°,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8),则其离开O点时的速度大小;
(2)为使小物块击中档板,求拉力F作用的最短时间;
(3)改变拉力F的作用时间,使小物块击中挡板的不同位置.求击中挡板时小物块动能的最小值.
图13图1412.如图14所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f.一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域.已知 ,忽略粒子的重力.求:
(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值 ;
(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置.
(二)选考题:共15分.请考生从给出的3道物理题中选1题解答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目涂黑.注意所做题目必须与所涂题目一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则每学科按所做的第一题计分.
13.[物理——选修3-3](1)有关热学的一些结论,下列说法正确的是() A.甲分子固定不动,乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中,分子间的分子势能是先增大后减少B.一定量的理想气体在体积不变的条件下,吸收热量,内能和压强一定增大C.已知阿伏伽德罗常数为NA,水的摩尔质量为 ,标准状况下水蒸气的密度为 (均为国际单位制单位),则1个水分子的体积是 D.自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,是不可逆的(2)如图,一根上端开口、下端封闭的细长均匀玻璃管竖直放置,管长1m,内有一不漏气的活塞,用力抵住活塞,保持系统静止.此时玻璃管的下部封有长l1=20cm,压强P1=120cmHg的空气柱,中间有一段长h=15cm的水银柱,上部空气柱的长度l2=17cm.现缓慢向上移动活塞使水银柱上升4cm,求活塞向上移动的距离.14.[物理——选修3-4](1)如图所示,在某种介质中的一条直线上两个振动源A、B相距6m,振动频率相等,C为AB中点,D距B点1.5m.t0=0时刻A、B开始振动,振幅相等,振动图象如图12下.若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.3s时相遇,则()A.t2=0.3s时刻C点经过平衡位置且振动方向向上B.在两列波相遇过程中,C质点总是比D质点位移大C.两列波在A、B间的传播速度均为10m/sD.两列波的波长都是4m(2)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所示,半径R=5cm,O点为圆心,为直径MN的垂线.玻璃砖下端紧靠水平面PQ,且MN垂直于PQ.一束单色光沿半径方向射向O点,当入射光线与 夹角θ=30°时,水平面PQ上会出现两个光斑.逐渐增大夹角θ,当θ=45°时,水平面NQ区域的光斑刚好消失,求:①玻璃砖的折射率;②当θ=30°时两个光斑间的距离.(保留3位有效数字)15.[物理——选修3-5](1)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是()A.原子核发生一次 衰变,该原子外层就失去一个电子B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的光强太小C.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,但原子的能量增大D.天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线(2)质量为3m的劈A,其倾斜面是光滑曲面,曲面下端与光滑的水平面相切,如图所示.一质量为m的物块B位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h . 物块从静止开始滑下,到达水平面上,跟右侧固定在墙壁上的弹簧发生作用后(作用过程无机械能损失),又滑上劈A,求物块B在劈A上能够达到的最大高度.
参考答案
1.(D)2.(B)(C)3.(C)4.(A)(C)5.(C)
6.(C)(D)7.(B)8.(C)(D)
三、9.(1)10.94 mm(2) dr(3)12(dt)2=lg(1-cosθ)
10.(1)A2,9000(2)电路如图 (3) 8.0 mA,150 μA,187.5 Ω,偏小11.(1)小物块从O到P,做平抛运动水平方向:rcos37″=V0T,
竖直方向: rsin37″=12GT2
解得:V0=rcos37°2Rsin37°g=433 m/s
(2)为使小物块击中档板,小物块必须能运动到O点,
由动能定理得: Fx-μmgS=ΔEk=0
解得:x=2.5 m
由牛顿第二定律得: F-μmg=ma,解得: a=5 m/s2 ,
由运动学公式得:x=12at2,
解得: t=1 s.
(3)设小物块击中挡板的任意点坐标为(x,y),则x=v0t,y=12gt2,由机械能守恒得: Ek=12mv20+mgy,又x2+y2=R2.
化简得: Ek=mgR24y+3mgy4
由数学方法求得 Ekmin=523 J
12.(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,
有: qv0B=qE ①
当撤去磁场,保留电场时,带电粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由题,粒子恰能从c点飞出,则
水平方向有:2R=v0t②
竖直方向有:12bc=12at2 ③,qE=ma ④
联解①②③④得:qm=3v03BR ⑤
(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示.设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿第二定律:qv0B=mv2r⑥
得 r=mv0qB=3R⑦
由图中几何关系得:
粒子的轨迹半径为r=Rtanθ=3R ⑧
得θ=60°
故粒子离开磁场时到b的距离为
x=12ab-12bc•cotθ ⑨
代入解得:x=R3⑩
[湖北省大悟县第一中学 (432800)]
二、选择题(本大题共8小题,每小题6分,共48分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
图11.若战机从“辽宁号”航母上起飞滑行的距离相同,牵引力相同,则 ()
(A) 携带弹药越多,加速度越大
(B) 加速度相同,与携带弹药的多少无关
(c) 携带弹药越多,获得的起飞速度越大
(D) 携带弹药越多,滑行时间越长
2.如图2甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系,将某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上推出,调节斜面与水平方向的夹角θ,实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示,g取10 m/s2,根据图象可求出()
图2(A) 物体的初速率v0=3 m/s
(B) 物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.75
(C) 取不同的倾角θ,物体在斜面上能达到的位移x的最小值xmin=1.44 m
(D) 当某次θ=30°时,物体的初动能全部转化为内能
图33.2013年12月2日凌晨1时30分,嫦娥三号月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空.这是继07年嫦娥一号、10年嫦娥二号之后,我国发射的第3颗月球探测器,也是首颗月球软着陆探测器.嫦娥三号携带有一台无人月球车,重3吨多,是我国设计最复杂的航天器.如图3所示为其飞行轨道示意图,则下列说法正确的是 ()
(A) 嫦娥三号的发射速度应该大于11.2 km/s
(B) 嫦娥三号在环月轨道1上P点的加速度大于在环月轨道2上P点的加速度
(C) 嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小
(D) 嫦娥三号在动力下降段中一直处于完全失重状态
4.带电粒子仅在电场力作用下,从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点,如图4所示,实线是电场线,下列说法正确的是()
(A) 粒子在a点时的加速度比在b点时的加速度小
(B) 从a到b过程中,粒子的电势能不断减小
(C) 无论粒子带何种电,经b点时的速度总比经a点时的速度大
(D) 电场中a点的电势一定比b点的电势高
图4图55. 如图5所示,在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的直径.一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为v、方向与ab成30°角时,恰好从b点飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t;若同一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场,也经时间t飞出磁场,则其速度大小为()
(A) 12v(B) 23v(C) 32(D) 32v
6.如图6,在倾角为θ的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为m1、m2,弹簧劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态.现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动,当物块B刚要离开挡板C时,物块A运动的距离为d,速度为v,则此时( )
(A) 拉力做功的瞬时功率为Fvsinθ
(B) 物块B的质量满足m2gsinθ=kd
(C) 物块A的加速度为F-kdm1
(D) 弹簧弹性势能的增量为Fd-m1gdsinθ-12m1v2
图6图77.如图7所示,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻.闭合开关S后,若照射R3的光强度减弱,则()
(A) R1两端的电压变大
(B) 小灯泡消耗的功率变小
(C) 通过R2的电流变小
(D) 电源两极间的电压变小
图88.如图8所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻,空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场,质量为m,电阻为r的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.棒CD在平行于MN向右的水平拉力作用下由静止开始运动一段时间t0后撤去拉力,其全过程的v-t图象如图9所示,若全过程中电阻R上消耗的电能为Q,则下列判断正确的是()
图9(A) 水平拉力作用过程中回路有顺时针方向的电流
(B) 导体棒先作匀加速直线运动后作加速度增大的减速运动
(C)t0时的水平拉力为(B2l2v0R+r+mv0t0)
(D) 水平拉力做的功为(R+r)QR
三、非选择题(包括必考题和选考题两部分.第22~32题为必考题,每个试题考生都做答;第33题~40题为选考题,考生根据要求作答)
9.如图10所示装置可用来验证机械能守恒,直径为d的摆球A拴在长为L的不可伸长的轻绳一端(Ld),绳的另一端固定在O点,O点正下方摆球重心经过的位置固定光电门B.现将摆球拉起,使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆球,当其到达最低位置时,光电门B记录的遮光时间为t.
图10(1)如图为50分度游标卡尺测量摆球A的直径d=mm.
(2)摆球到达最低点的速度v= (用题中字母表示).
(3)写出满足机械能守恒的表达式(用题中字母表示).
图1110.如图11,用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电动势3 V,内阻不计
电流表A1:量程0 ~ 15 mA,内阻约为100 Ω
电流表A2:量程0 ~ 300 μA,内阻为1000 Ω
滑动变阻器R1:阻值范围0 ~ 20 Ω,额定电流2 A
电阻箱R2,阻值范围0 ~ 9999 Ω,额定电流1 A
电键S、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下面问题:
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表(填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到Ω,这样可以改装成一个量程为3.0的电压表.
(2)在方框中画完整测量Rx阻值的电路图,并在图中标明器材代号;
(3) 调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是mA,电流表A2的示数是μA,测得待测电阻Rx的阻值是.本次测量存在一定的系统误差,考虑这个原因测量值比较真实值(选填“偏大”或“偏小”).
图1211.如图13所示,在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=0.5 kg的小物块,它与水平台阶表面的动摩擦因数μ=0.5,且与台阶边缘O点的距离s=5 m.在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板,圆弧半径R=1 m,圆弧的圆心也在O点.今以O点为原点建立平面直角坐标系.现用F=5 N的水平恒力拉动小物块,一段时间后撤去拉力,小物块最终水平抛出并击中挡板.(g取10 m/s2)
(1)若小物块恰能击中档板上的P点(OP与水平方向夹角为37°,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8),则其离开O点时的速度大小;
(2)为使小物块击中档板,求拉力F作用的最短时间;
(3)改变拉力F的作用时间,使小物块击中挡板的不同位置.求击中挡板时小物块动能的最小值.
图13图1412.如图14所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f.一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域.已知 ,忽略粒子的重力.求:
(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值 ;
(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置.
(二)选考题:共15分.请考生从给出的3道物理题中选1题解答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目涂黑.注意所做题目必须与所涂题目一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则每学科按所做的第一题计分.
13.[物理——选修3-3](1)有关热学的一些结论,下列说法正确的是() A.甲分子固定不动,乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中,分子间的分子势能是先增大后减少B.一定量的理想气体在体积不变的条件下,吸收热量,内能和压强一定增大C.已知阿伏伽德罗常数为NA,水的摩尔质量为 ,标准状况下水蒸气的密度为 (均为国际单位制单位),则1个水分子的体积是 D.自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,是不可逆的(2)如图,一根上端开口、下端封闭的细长均匀玻璃管竖直放置,管长1m,内有一不漏气的活塞,用力抵住活塞,保持系统静止.此时玻璃管的下部封有长l1=20cm,压强P1=120cmHg的空气柱,中间有一段长h=15cm的水银柱,上部空气柱的长度l2=17cm.现缓慢向上移动活塞使水银柱上升4cm,求活塞向上移动的距离.14.[物理——选修3-4](1)如图所示,在某种介质中的一条直线上两个振动源A、B相距6m,振动频率相等,C为AB中点,D距B点1.5m.t0=0时刻A、B开始振动,振幅相等,振动图象如图12下.若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.3s时相遇,则()A.t2=0.3s时刻C点经过平衡位置且振动方向向上B.在两列波相遇过程中,C质点总是比D质点位移大C.两列波在A、B间的传播速度均为10m/sD.两列波的波长都是4m(2)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所示,半径R=5cm,O点为圆心,为直径MN的垂线.玻璃砖下端紧靠水平面PQ,且MN垂直于PQ.一束单色光沿半径方向射向O点,当入射光线与 夹角θ=30°时,水平面PQ上会出现两个光斑.逐渐增大夹角θ,当θ=45°时,水平面NQ区域的光斑刚好消失,求:①玻璃砖的折射率;②当θ=30°时两个光斑间的距离.(保留3位有效数字)15.[物理——选修3-5](1)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是()A.原子核发生一次 衰变,该原子外层就失去一个电子B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的光强太小C.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,但原子的能量增大D.天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线(2)质量为3m的劈A,其倾斜面是光滑曲面,曲面下端与光滑的水平面相切,如图所示.一质量为m的物块B位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h . 物块从静止开始滑下,到达水平面上,跟右侧固定在墙壁上的弹簧发生作用后(作用过程无机械能损失),又滑上劈A,求物块B在劈A上能够达到的最大高度.
参考答案
1.(D)2.(B)(C)3.(C)4.(A)(C)5.(C)
6.(C)(D)7.(B)8.(C)(D)
三、9.(1)10.94 mm(2) dr(3)12(dt)2=lg(1-cosθ)
10.(1)A2,9000(2)电路如图 (3) 8.0 mA,150 μA,187.5 Ω,偏小11.(1)小物块从O到P,做平抛运动水平方向:rcos37″=V0T,
竖直方向: rsin37″=12GT2
解得:V0=rcos37°2Rsin37°g=433 m/s
(2)为使小物块击中档板,小物块必须能运动到O点,
由动能定理得: Fx-μmgS=ΔEk=0
解得:x=2.5 m
由牛顿第二定律得: F-μmg=ma,解得: a=5 m/s2 ,
由运动学公式得:x=12at2,
解得: t=1 s.
(3)设小物块击中挡板的任意点坐标为(x,y),则x=v0t,y=12gt2,由机械能守恒得: Ek=12mv20+mgy,又x2+y2=R2.
化简得: Ek=mgR24y+3mgy4
由数学方法求得 Ekmin=523 J
12.(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,
有: qv0B=qE ①
当撤去磁场,保留电场时,带电粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由题,粒子恰能从c点飞出,则
水平方向有:2R=v0t②
竖直方向有:12bc=12at2 ③,qE=ma ④
联解①②③④得:qm=3v03BR ⑤
(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示.设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿第二定律:qv0B=mv2r⑥
得 r=mv0qB=3R⑦
由图中几何关系得:
粒子的轨迹半径为r=Rtanθ=3R ⑧
得θ=60°
故粒子离开磁场时到b的距离为
x=12ab-12bc•cotθ ⑨
代入解得:x=R3⑩
[湖北省大悟县第一中学 (432800)]