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高考物理推荐题(二)

2014-5-11 0:29:44下载本试卷

高考物理推荐题(二)

沭阳中学 张 华

1、有界匀强磁场区域如图甲所示,质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L,线圈一半在磁场内,一半在磁场外,磁感强度为B0t0=0时刻磁场开始均匀减小,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动, V-t图象如图乙,图中斜向虚线为过0点速度图线的切线,数据由图中给出,不考虑重力影响,求:

⑴磁场磁感强度的变化率;  

t2时刻回路电功率。


解:(1)由V-t图可知道,刚开始t=0时刻线圈加速度为:  

此时感应电动势       

线圈此刻所受安培力为  

得到: 

 (2)线圈t2时刻开始做匀速直线运动,有两种可能:

(a)线圈没有完全进入磁场,磁场就消失,所以没有感应电流,回路电功率P=0.

(b)磁场没有消失,但线圈完全进入磁场,尽管有感应电流,所受合力为零,同样做匀速直线运动。  

P=

2.有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线。现有下列器材供选用:

A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)    B.电压表(0~10V,内阻20kΩ)

C.电流表(0~0.3A,内阻1Ω)    D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)

E.滑动变阻器(10Ω,2A)       F.学生电源(直流6V),还有开关、导线

⑴实验中所用电压表应选___________,电流表应选用__________(用序号字母表示)

⑵为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图。

参考答案:

⑴ A、D

⑵ 如图所示(只要滑动变阻器采用分压式

   只要采用安培表外接法)

⑶0.8W

3.如图8所示,静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为V0=7.7×104m/s的中子而发生核反应,Li+n→H+He,若已知;He的速度为V2=2.0×104m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同,求:

  (1)H的速度多大?

  (2)在图中画出粒子H和He的运动轨迹,并求它们的轨道半径之比.

(3)当粒子He旋转了3周时,粒子阳旋转几周?

解答:



  4、如图所示,光子具有动量,每个光子的动量mv=h /λ(式中h为普朗克常量,λ为光子的波长)。当光照射到物体表面上时,不论光被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都会发生改变,因而对物体表面产生一种压力,称为光压。右图是列别捷夫设计的用来测量光压的仪器。图中两个圆片中,a是涂黑的,而b是光亮的.当光线照射到a上时,可以认为光子全部被吸收,而当光线照射到b上时,可以认为光子全部被反射.分别用光线照射在ab上,由于光压的作用,都可以引起悬丝的旋转,旋转的角度可以借助于和悬丝一起旋转的小平面镜M进行观察。

(1)如果用一束强光同时照射ab两个圆片,光线的入射方向跟圆片表面垂直,悬丝将向哪个方向偏转?为什么?

(2)已知ab两个圆片的半径都为r,两圆心间的距离是d.现用频率为ν的激光束同时照射ab两个圆片,设入射光与圆面垂直,单位时间内垂直于光传播方向的单位面积上通过的光子个数为n,光速为c,求:由于光压而产生的作用力分别多大.

解答:(1)a向外b向里转动(从上向下看逆时针转动)

对时间t内照到圆片上的光子用动量定理:Ft=ntSΔmv,照到a上的每个光子的动量变化是mv,而照到b上的每个光子的动量变化是2mv;因此光子对b的光压大.

(2)分别对单位时间内照射到ab上的光子用动量定理,有:Fa= nπr2hν/cFb= nπr22hν/c

5、如图甲所示,AB为两块距离很近的平行金属板,板中央均有小孔.一束电子以初动能Ek=120 eV,从A板上的小孔O不断垂直于板射入AB之间,在B板右侧,平行于金属板MN组成一个匀强电场,板长L=2×10-2 m,板间距离d=4×10-3 m,偏转电场所加电压为U2=20 V.现在在AB两板间加一个如图乙所示的变化电压U1,在t=0到t=2 s时间内,A板电势高于B板电势,则在U1随时间变化的第一个周期内:

(1)电子在哪段时间内可以从B板小孔射出?

(2)在哪段时间内,电子能从偏转电场右侧飞出?

(由于AB两板距离很近,可以认为电子穿过AB板所用时间很短,可以不计)


解答:(1)能射出B板,要求电子达到B板时速度大于或等于零

由动能定理得 -eU1=0-

U1=120 V 

AB两板电压在0~1 s区间内满足关系式 U=200t

所以U1=200t1t1=0.6 s  

由于电压图象的对称性,另一对应时刻t2=1.4 s在第二个周期.又当B板电势高于A板电势时电子均能射出。

所以能射出的时间段为0~0.6 s及1.4~4 s.   

(2)设电子从偏转电场中点垂直射入时速度为v0,动能为Ek,那么侧移是:

y=

y才能射出 所以  Ek≥250 eV

Ek=eU1+Eko 所以120e+eU1≥250e  U1≥130 V

又因 t1=+2=2.65 s  t2=4-=3.35 s 

所以在2.65 s~3.35 s内有电子射出

6、如图所示,透明介质球的半径为R,光线DC平行于直径AB射到介质球的C点,DCAB的距离H=0.8R.

(1)试证明:DC光线进入介质球后,第一次再到达介质球的界面时,在界面上不会发生全反射.(要求说明理由)

(2)若DC光线进入介质球后,第二次再到达介质球的界面时,从球内折射出的光线与入射光线平行,求介质的折射率.

解答:(1)如下图(1)所示,DC光线进入介质球内,发生折射,有

折射角r一定小于介质的临界角,光线CE再到达球面时的入射角∠OEC=r,小于临界角,因此一定不发生全反射.

(2)光线第二次到达介质与空气的界面,入射角i′=r,由折射定律可得折射角r′=i.若折射出的光线PQ与入射光线DC平行,则∠POA=∠COA=iDC光线进入介质球的光路如上图(2)所示.折射角r=i/2,

sini=0.8,sinr==0.447

折射率n==1.79

7.如图(a)所示,长为L、相距为d的两平行金属板加一交变电压(图中未画出电源)。交变电压的变化规律如图(b)所示,设u为正值时A板带正电。有一质量为m、带电荷为-q的粒子以初速度v0从板中央水平射入电场,从飞入时刻(t=0)算起,为使带电粒子离开电场时的速度方向平行于金属板,问:(1)交变电压周期T需满足什么条件?(2)交变电压的最大值U0的取值范围是什么?

解答:

(1)带电粒子穿越电场所需时间

  粒子飞出电场时速度方向平行于金属板,所以:t=nT 其中n=1,2,3……

   

  (2)竖直方向上带电粒子在一个周期内的位移

  带电粒子在n个周期内的位移    根据题意有  

  所得   

解得  代入得

8.如图所示,在倾角为θ=37°的足够长的固定斜面上,物体A和小车B正沿着斜面上滑,A的质量为mA=0.50kg,B的质量为mB=0.25kg,A始终受一沿斜面向上的恒定推力F的作用,当A追上B时,A的速度为vA=1.8m/s,方向沿斜面向上,B速度恰好为零,A、B相碰,相互作用时间极短,相互作用力很大,碰撞后的瞬间,A的速度变为v1=0.6m/s,方向沿斜面向上,再经T=0.6s,A的速度大小变为v2=1.8m/s,在这一段时间内A、B没有再次相碰,已知A与斜面间的动摩擦因数μ=0.15,B与斜面间的摩擦不计,sin37°=0.6,取重力加速度g=10m/s2,求:

 (1)A、B第一次碰撞后B的速度

 (2)恒定推力F的大小

 (3)A、B第一次碰撞后在T=0.6s在这段时间内,A克服摩擦力所做的功。

解答:(1)A、B碰撞过程满足动量守恒:

  得 vB=2.4m/s,方向沿斜面向上

   (2)设经过T=0.60s,A的速度方向向上,此时A的位移  

  B的加速度   B的位移

  可见A、B将再次相碰,违反了题意,因此碰撞后A先做匀减速运动,速度减到零后,再做匀速运动。对A列出牛顿第二定律:

        

  t1+t2=T 解得:F=0.6N  t1=0.1s  t2=0.5s 

  (3)A在时间T内通过的路程

  

9、物体A、B都静止在同一水平面上,它们的质量分别是mAmB,与水平面之间的动摩擦因数分别为μAμB。用平行于水平面的力F分别拉物体A、B,得到加速度a和拉力F的关系图象分别如图中A、B所示。

(1)利用图象求出两个物体的质量mAmB

甲同学分析的过程是:从图象中得到F=12N时,A物体的加速度aA=4m/s2B物体的加速度aB=2m/s2,根据牛顿定律导出:

乙同学的分析过程是:从图象中得出直线A、B的斜率为:kA=tan45°=1, kB=tan26°34′=0.5,而

请判断甲、乙两个同学结论的对和错,并分析错误的原因。如果两个同学都错,分析各自的错误原因后再计算正确的结果。

(2)根据图象计算A、B两物体与水平面之间动摩擦因数μAμB的数值。

解答:

(1)甲、乙两同学的分析都错。

甲错在把水平力F当作合外力,而A、B两物块均受摩擦力f=4N

乙错在由于a轴和F轴的标度不同,斜率k不等于tanα

正确的求解是:

 

(2)

10、影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率则与之相反,随温度的升高而减少。某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时,利用如图甲的分压电路测得其电压与电流的关系如表所示:

U(V)

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.50

1.60

I(A)

0.20

0.45

0.80

1.25

1.80

2.81

3.20

(1)根据表中数据,判断用电器件Z可能属于上述哪类材料?

(2)把用电器件Z接入图乙所示的电路中,电流表的读数为1.8A,电池的电动势为3V,内阻不计,试求电阻R的电功率。

(3)根据表中的数据找出该用电器Z的电流随电压变化的规律是I=kU m,试求出nk的数值,并写出k的单位。

    

解答:

(1)半导体

(2)查表I=1.8A时,Z的电压为1.2V

(3)任选两组数据可列出

0.8=k0.8n

1.25=k·1n

解得:n=2, k=1.25  k的单位为A/V2