高三物理试题选
1、构成物质世界的基本粒子有许多都有对应的反粒子。例如质子对应的有反质子,电子对应的有反电子(正电子)等。反粒子与正粒子有完全相同的质量,却带有等量异种电荷,具有完全相反的电磁性质。物理学家推测,既然有反粒子存在,就可能有由反粒子组成的反物质存在,所以寻找反物质是当前科学家关心的科研热点之一。
1998年6月,我国研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,寻找宇宙中反物质存在的证据。磁谱仪的核心部分如图所示,PQ、MN是两个平行板,它们之间存在一个匀强磁场区,磁场方向与两板平行。宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ板进入匀强磁场区,在磁场中发生偏转并打在附有感光底片的板MN上,留下痕迹。
(1)已知PQ与MN之间的距离为a,匀强磁场的磁感强度为B,宇宙射线中的氢核的质量为m,带电量为e,以速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区。请画出它进入磁场区后径迹的示意图,并求出氢核在磁场中运动的轨道半径。
(2)求氢核在MN上留下的痕迹与正对O点的O′点的距离b。
(3)若宇宙射线中的反氢核和反氦核以相同的速度v进入磁谱仪的磁场区,它们在MN上留下的痕迹分别在什么位置?它们与O′点的距离各多大?
2、20世纪90年代中期,北京的大学生和香港的大学生联合研制了一辆太阳能汽车,汽车上太阳能电池的太阳能集光板面积是8m2,它正对太阳,太阳能电池可以对车上的电动机提供120V的电压和10A的电流,车上电动机的直流电阻是4Ω。已知太阳光垂直照射到地面上时单位面积的辐射功率为1.0×103W/m2,试求:
(1)这辆车的太阳能电池的效率是多少?车上电动机将电能转化为机械能的效率是多少?
(2)若这辆车的总质量是0.6×103kg,车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍,这辆车可能行驶的最大速率是多少?
(3)若太阳向外辐射的总功率是3.9×1026W,且太阳穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗,根据题目所给出的数据,估算太阳到地球的距离。(保留2位有效数字,计算中取g=10m/s2)
3、如图所示,物块A、B的质量分别为m1=1kg,m2=2kg,置于小车C上,小车质量m3=1kg,物块A、B间粘有少量炸药,A、B与小车间的动摩擦因数均为0.5,小车静止在光滑水平面上。若炸药爆炸释放的能量有12J转化为A、B的机械能,其余的转化为内能。当物块A、B始终在小车表面上水平运动时,求:
(1)A、B开始运动的初速度各是多少?
(2)A、B在小车上滑行时间各是多长?
4、有一个长方形的匀强磁场和匀强电场区域,它的截面为边长L=0.20m的正方形,其电场强度E=4×105V/m,磁感应强度B=2×10-2T,磁场方向垂直纸面向里,当一束质荷比为m/q=4×10-10kg/C的正离子流以一定的速度从电磁场的正方形区域的边界中点射入,如图所示。
(1)若不计粒子重力,要使离子流穿过电磁场区域不发生偏转,电场沿什么方向?离子流的速度大小是多少?
(2)在离电磁场区域右边界0.4m处,有一与磁场边界平行的竖直荧光屏。若撤去电场,离子流击中屏上a点;若撤去磁场,离子流击中屏上b点。求点a、b间的距离。
5、如图所示,一根轻杆折成直角形,AO段长L,BO段长L。A、B两端分别固定有质量依次为m1、m2的小球(两小球均可看作质点)。O点处安有水平方向的光滑转动轴。开始时用手将小球A提高到与O点等高的位置,然后无初速释放,发现AO杆逆时针转动120°时B小球恰好到达最高点。求:⑴A、B两小球的质量比m1∶m2。⑵为了使小球B恰好能到达O点的正上方,那么小球A在如图所示与O点等高的位置释放时,应具有多大的初速度vA?
6、如图所示,甲、乙两图中,一个是伏安法测电阻的实物连接图,另一个是测定电源的电动势和内电阻的实物连接图。
(1)测定电源电动势和内电阻的实物连接图是图_______________。
(2)下边的表丙和丁是利用上面第(1)小题中的实物图且当滑动变阻器的滑动触头逐渐向右移动时依次测得的实验数据表,其中与甲图对应的表格是____________。
表丙
V表读数/V | 0.81 | 1.21 | 1.70 | 1.79 | 2.51 |
A表读数/A | 0.16 | 0.24 | 0.34 | 0.42 | 0.50 |
表丁
V表读数/V | 1.37 | 1.32 | 1.24 | 1.18 | 1.05 |
A表读数/A | 0.12 | 0.20 | 0.31 | 0.32 | 0.57 |
(3)在伏安法测电阻的实验中电压表的量程为3V,电流表的量程为0.6A,用螺旋测微器测量电阻丝的直径,则下图中电压表的读数为_____________V,电流表的读数为_____________A,被测电阻丝的直径的测量值为_____________mm。
7、在磁感应强度为B的匀强磁场中,垂直于磁场的平面上有相距为d的两点P和Q。在Q处有一个质量为M的不带电的液滴,处于静止。质量为m、电量为q的带负电的微粒经电场加速后,从P点垂直于磁感应强度的方向射入匀强磁场后,经过时间,恰与液滴M相碰。设带电微粒在电场加速前的速度为零。求:
(1)带电微粒的加速电压是多少?
(2)若液滴的质量M=3m,带电微粒与液滴撞后即结合成一体,成为带电的液滴,它在碰场中运动轨迹的半径多大?
(3)要使这个带电微粒从P点射入磁场后,能够在与Q点的液滴相碰,带电微粒的加速电压至少是多大?
8、如图(甲)所示,x≥0的区域内有如图乙所示大小不变、方向随时间周期性变化的磁场,磁场方向垂直纸面向外时为正方向。现有一质量为m、带电量为q的正电粒子,在t=0时刻从坐标原点O以速度v沿着与x轴正方向成75°角射入。粒子运动一段时间到达P点,P点坐标为(a,a),此时粒子的速度方向与延长线的夹角为30°.粒子在这过程中只受磁场力的作用。
(1)若B为已知量,试求粒子在磁场中运动时的轨道半径R及周期T的表达式。
(2)说明在OP间运动的时间跟所加磁场的变化周期T之间应有什么样的关系才能使粒子完成上述运动。
(3)若B为未知量,那么所加磁场的变化周期T、磁感强度B0的大小各应满足什么条件,才能使粒子完成上述运动?(写出T及B0各应满足条件的表达式)