湖南省湘東九校20227月高二期末聯(lián)考物理試卷總分:100  時(shí)量:75分鐘一、選擇題:本題共6小題,每小題4分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1. 北京時(shí)間202232315時(shí)44分,“天宮課堂”第二課開講,地面主課堂設(shè)在中國科技館,分課堂分別設(shè)在西藏拉薩和新疆烏魯木齊,“天宮課堂”在距地面約400公里的中國空間站。中國空間站的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),每90分鐘繞地球一周,航天員翟志剛、王亞平、葉光富三位“太空教師”講了一堂精彩的太空科普課。這場(chǎng)充滿奇思妙想的太空授課,讓科學(xué)的種子在億萬青少年的心里生根發(fā)芽,如圖為課堂截圖,據(jù)以上信息,下列說法不正確的是(  )A. 信息中的北京時(shí)間202232315時(shí)44分指的是時(shí)刻B. 中國空間站繞地球飛行時(shí),空間站里的“太空教師”處于平衡狀態(tài)C. 中國空間站繞地球飛行一周時(shí),以地心為參考系,位移為零D. “太空教師”處于完全失重狀態(tài),但仍受地球引力作用【答案】B【解析】【詳解】A.信息中的北京時(shí)間202232315時(shí)44分指的是時(shí)刻,故A正確,不符合題意;B.中國空間站繞地球飛行時(shí),空間站里“太空教師”做勻速圓周運(yùn)動(dòng),具有向心加速度,并非處于平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤,符合題意;C.中國空間站繞地球飛行一周時(shí),以地心參考系,位移為零,故C正確,不符合題意;D.“太空教師”處于完全失重狀態(tài),此時(shí)所受地球引力全部提供向心力,故D正確,不符合題意。故選B2. 在水平面上固定了三個(gè)點(diǎn)電荷,分別放在等腰梯形的三個(gè)頂點(diǎn)上,,電量關(guān)系及電性如圖所示,靜電力常數(shù)為k。點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為( ?。?/span>
 A. 0 B.  C.  D. 【答案】C【解析】【詳解】連接AE,如下圖所示
 根據(jù)幾何知識(shí)可知A點(diǎn)的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為B點(diǎn)的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為,方向水平向左C點(diǎn)的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為,方向水平向右B、C兩處點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度之和為,方向水平向右根據(jù)平行四邊形定則,則有E點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為故選C。3. 兩位同學(xué)為了測(cè)一個(gè)內(nèi)部不規(guī)則容器的容積,設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),在容器上插入一根兩端開口的玻璃管,接口用蠟密封,如圖所示。玻璃管內(nèi)部橫截面積,管內(nèi)一靜止水銀柱封閉著長為的空氣柱,水銀柱長為L4cm,此時(shí)外界溫度為,現(xiàn)把容器浸入溫度為的熱水中,水銀柱靜止時(shí),下方的空氣柱長度變?yōu)?/span>,實(shí)驗(yàn)時(shí)大氣壓為76cmHg不變。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出容器的容積約為( ?。?/span>
 A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【詳解】設(shè)容器的容積為V,由氣體的等壓變化可知解得故選C。4. 如圖甲所示,每年夏季,我國多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象,日暈是日光通過卷層云時(shí),受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時(shí)的光路圖,a、b為其折射出的光線中的兩種單色光,下列說法正確的是(  )A. a光的頻率比b光的頻率小B. 在冰晶中,b光的傳播速度較大C. 用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),b光條紋間距更大D. 從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角較小【答案】A【解析】【詳解】A.由題圖可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小,根據(jù)棱鏡色散規(guī)律可知a光的波長比b光的波長大,a光的頻率比b光的頻率小,故A正確;B.易知冰晶對(duì)b光的折射率比對(duì)a光的折射率大,根據(jù)可知在冰晶中,b光的傳播速度較小,故B錯(cuò)誤;C.根據(jù),b光波長小,則b光條紋間距更小,故C錯(cuò)誤;D.同種玻璃對(duì)a光的折射率比對(duì)b光的折射率小,根據(jù)可知從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角較大,故D錯(cuò)誤。故選A5. 如圖甲所示是一小型交流發(fā)電機(jī)的供電原理圖,兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),理想變壓器原、副線圈分別與發(fā)電機(jī)和節(jié)能燈連接,節(jié)能燈上標(biāo)有“,”字樣且正常發(fā)光。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),發(fā)電機(jī)輸出端的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,則下列說法正確的是( ?。?/span>A. 時(shí),發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直B. 電路中的電流方向每秒鐘改變25C. 變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為101D. 若把小燈泡換成一量程足夠的電壓表,交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加倍,則電壓表讀數(shù)也加倍【答案】D【解析】【詳解】A時(shí),線圈中感應(yīng)電流最大,此時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與中性面垂直,與磁場(chǎng)方向平行,故A錯(cuò)誤;B.電路中電流的周期為0.04s,每個(gè)周期電流方向改變2次,所以每秒改變50次,故B錯(cuò)誤;C.變壓器原線圈電流有效值為變壓器副線圈電流等于節(jié)能燈的額定電流,為所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為C錯(cuò)誤;D.交流發(fā)電機(jī)輸出電壓峰值為交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加倍,則em加倍,原線圈電壓有效值加倍,副線圈電壓有效值加倍,電壓表讀數(shù)也加倍,故D正確。故選D。6. 如圖所示,在光滑的絕緣水平面上有一正方形線框abcd,線框由均勻電阻絲制成,邊長為L,總電阻值為r。兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁場(chǎng)方向豎直向下。線框abcd在外力作用下沿垂直于cd方向以速度v勻速進(jìn)入磁場(chǎng),速度方向與磁場(chǎng)邊界成45°角,則當(dāng)對(duì)角線ac剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)(  )A. 線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為B. ac兩端的電壓為BLvC. 線框所受外力大小為D. 線框中的感應(yīng)電流為【答案】D【解析】【詳解】A.線框切割磁感線時(shí),有效長度為L,所以電動(dòng)勢(shì)為BLv,A錯(cuò)誤;D.電流等于D正確;C.外力與安培力相等,而安培力的有效長度為,所以方向與邊界垂直向上,C錯(cuò)誤;B.而ac兩端的電壓為線框abc在電路中等效電阻的電壓,所以B錯(cuò)誤。故選D二、選擇題:本題共4小題,每小題5分,共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。7. 如圖所示,天花板上用細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為M的小球,處于靜止?fàn)顟B(tài)。一顆高速子彈射入小球中,并停留在小球中,射入時(shí)間極短,然后從最低點(diǎn)擺到最大擺角處。下列說法正確的是( ?。?。A. 從子彈射向小球到一起擺到最大擺角處整個(gè)過程中,子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒B. 從子彈射向小球到一起擺到最大擺角處整個(gè)過程中,子彈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C. 子彈射入小球的過程中,子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒D. 子彈與小球作用完成后,一起擺到最大擺角的過程中,小球、子彈及地球所構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【答案】CD【解析】【詳解】A.子彈射入小球的瞬間系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,可在整個(gè)過程中子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量不守恒,故A錯(cuò)誤;B.子彈打入小球時(shí)有能量損失,所以子彈與小球組成系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;C.子彈射入小球的瞬間運(yùn)動(dòng)中,子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,C正確;D.子彈與小球作用完成后,一起擺到最大擺角的過程中,只有重力做功,因此小球、子彈及地球所構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,D正確。故選CD。8. 1970424日,我國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)發(fā)射成功,開創(chuàng)了中國航天史的新紀(jì)元。科學(xué)家錢學(xué)森做出特殊貢獻(xiàn),被譽(yù)為中國航天之父。目前我國在軌人造地球衛(wèi)星有上千顆了。某顆地球同步衛(wèi)星A與另一顆地球中軌道赤道衛(wèi)星B,都在軌且正常運(yùn)行,B衛(wèi)星的周期是A衛(wèi)星周期的一半。某時(shí)刻B衛(wèi)星在A衛(wèi)星的正下方。則(  )A. A的線速度比B的大B. 至少要經(jīng)過24小時(shí),B才能再次經(jīng)過A的正下方C. A距地心的距離是B距地心的距離的D. B衛(wèi)星向運(yùn)動(dòng)的正前方噴氣,可使B變軌,從而運(yùn)動(dòng)到A的軌道上【答案】BC【解析】【詳解】CA衛(wèi)星的周期大于B衛(wèi)星的周期,所以A的軌道半徑大于B的軌道半徑,由開普勒第三定律可知解得C正確;A.根據(jù)萬有引力提供向心力可得由于B衛(wèi)星的周期是A衛(wèi)星周期的一半,則B衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的半徑小于A衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,根據(jù)可知,A的線速度小于B的線速度,A錯(cuò)誤;BA是同步衛(wèi)星,相對(duì)地面靜止,而B的周期為A的一半,BA要多運(yùn)動(dòng)1周才能再次來到A的正下方,即所以B小時(shí)后恰好經(jīng)過A的正下方,B正確;DB只能向后噴氣加速才能增加軌道半徑,從而可能進(jìn)入A的軌道,D錯(cuò)誤。故選BC9. 如圖所示,實(shí)線是一列簡諧橫波在t0時(shí)刻的波形圖,M是平衡位置距O點(diǎn)5m的質(zhì)點(diǎn),虛線是0.2s后的波形圖,已知此波的周期大于0.2s。下列說法中正確的是( ?。?/span>
 A. 該波遇到長度為3m的障礙物時(shí)將會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象B. 波速可能為20m/sC. 該波的周期可能為0.6sD. 若波速為15m/s,0~0.2s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為60cm【答案】AD【解析】【詳解】A.該波的波長為4m,大于3m,該波遇到長度為3m的障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,故A正確;C.若波向右傳播解得若波向左傳播解得C錯(cuò)誤;B.若波向右傳播(n01,23)解得v所以若波向左傳播(n0,12,3)解得所以B錯(cuò)誤;D.若波速為15m/s,波向左傳播,0~0.2s時(shí)間間隔等于,質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為D正確。故選AD。10. 如圖所示,一輕彈簧一端固定在傾角為53°光滑斜面的底端,另一端拴住質(zhì)量為的物塊P,Q為一質(zhì)量為的重物,QP接觸但不粘連。彈簧的勁度系數(shù)k100N/m,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)給Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F,使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為a且大小未知,已知在前0.2s時(shí)間內(nèi)F為變力,0.2s以后F為恒力,已知sin53°0.8,,則( ?。?。A. 加速度 B. 力F的最小值C. 力F的最大值 D. QP分離時(shí)的彈簧彈力F28N【答案】ABC【解析】【詳解】ADF剛作用時(shí),彈簧彈力等于P、Q的整體重力的分力當(dāng)PQ分離時(shí),彈簧的形變量為對(duì)P分析有解得彈簧彈力為A正確,D錯(cuò)誤;B.剛作用時(shí)F最小,P、Q整體分析有解得B正確;C.分離時(shí)F最大,對(duì)Q分析有解得C正確。故選ABC三、非選擇題:共56分。11. 某小組通過測(cè)量兩輛小車在相同時(shí)間內(nèi)通過的位移來比較它們的加速度,進(jìn)而探究加速度與力的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。將軌道分上下雙層排列,兩小車尾部的剎車線由后面的剎車系統(tǒng)同時(shí)控制,能使小車同時(shí)立即停下來。通過改變槽碼盤中的槽碼來改變拉力的大小。(小車與軌道間摩擦很小,可忽略不計(jì))1)通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小是否可行?______(選填“可行”或“不可行”)。2)已知兩小車質(zhì)量均為500g,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表中所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)小車拉力F/N位移x/cm10.122.30.243.520.229.00.343.030.341.00.155.4分析表中數(shù)據(jù),你能得到的結(jié)論是:________________________________________________。3)如果還要利用上述裝置進(jìn)行“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)調(diào)整為:____________。【答案】    ①. 可行;    ②. 質(zhì)量一定時(shí),加速度與拉力成正比;    ③. 槽碼盤中的槽碼數(shù)相等(即拉力相等),通過改變小車中的槽碼的多少來改變質(zhì)量的大小【解析】【詳解】1[1]可行,小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,根據(jù)可得2[2]由表格數(shù)據(jù)可知,同組實(shí)驗(yàn),誤差允許范圍內(nèi),拉力之比與位移之比相同,則3[3]還要利用上述裝置進(jìn)行“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),要保持拉力不變,改變小車質(zhì)量,故應(yīng)保持槽碼盤中的槽碼不變,改變小車質(zhì)量。12. 酒駕嚴(yán)重危害了公共交通安全,打擊酒駕現(xiàn)象已成為日常。如題圖甲為交警使用的某種酒精檢測(cè)儀,核心部件為酒精氣體傳感器,其電阻與酒精氣體濃度x的關(guān)系如圖乙所示。
 1)某同學(xué)自行設(shè)計(jì)了簡易酒精檢測(cè)儀,如圖丙所示,用到的器材有酒精氣體傳感器、電源(電動(dòng)勢(shì)為,內(nèi)阻未知)、電流表(滿偏電流為,內(nèi)阻為9.5),閉合開關(guān),周圍無酒精氣體,發(fā)現(xiàn)電流表剛好滿偏,則電源內(nèi)阻為___________;用該儀器___________(選填”“不能)檢測(cè)酒駕;
 駕駛員狀態(tài)非酒駕酒駕酒精氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)小于0.2大于或者等于02檢測(cè)器狀態(tài)只有綠燈亮綠燈紅燈都亮2)另一位同學(xué)查閱酒精檢測(cè)儀說明書時(shí)看到題表,他根據(jù)自己的理解將酒精檢測(cè)儀的內(nèi)部電路簡化為題圖丁。只有綠燈亮表示被測(cè)試者非酒駕,紅綠燈一起亮表示被測(cè)試者酒駕。圖丁中電源電動(dòng)勢(shì)為,內(nèi)阻不計(jì),為定值電阻,為酒精氣體傳感器,是彩色小燈泡,顏色一紅一綠,小燈泡電壓達(dá)到才會(huì)發(fā)光,則紅燈為___________(選填),當(dāng)紅燈剛亮?xí)r通過其的電流為___________A(保留兩位有效數(shù)字)。【答案】    ①. 0.5    ②. 不能    ③. L1    ④. 0.28【解析】【詳解】1[1]電流表剛好滿偏,則電流表兩端電壓為此時(shí)周圍無酒精氣體,則R180Ω,其兩端電壓為則電源內(nèi)阻為[2]當(dāng)無酒精氣體時(shí),R1電阻最大,此時(shí)電流表剛好滿偏,若有酒精氣體時(shí),R1電阻變小,電路中電流變大,超過電流表的最大量程,所以不能檢測(cè)酒駕。2[3]顏色一紅一綠,小燈泡電壓達(dá)到才會(huì)發(fā)光,所以亮綠燈的小燈泡需要保證兩端的電壓一直大于等于0.7V,如果與R1接在一起,R1在測(cè)量酒駕的時(shí)候電阻會(huì)發(fā)生改變,初始電阻大時(shí)應(yīng)當(dāng)不讓小燈泡亮,等電阻變小讓小燈泡亮,這樣才可以查出酒駕,所以一直亮綠燈的小燈泡應(yīng)當(dāng)與定值電阻接在一起,這樣無論R1如何變化,都不會(huì)影響小燈泡是否亮,且與定值電阻接在一起也會(huì)保證綠燈一直亮,所以L2是綠燈,L1是紅燈。[4]當(dāng)酒精濃度達(dá)到0.2mg/mL時(shí),L1會(huì)變亮,此時(shí)L1兩端電壓為0.7V,已知電源電動(dòng)勢(shì)為9V,則R1兩端電壓為8.3V,根據(jù)圖乙可知R1的電阻為30Ω,則當(dāng)紅燈亮?xí)r,通過其電流為13. 某興趣小組設(shè)計(jì)了一款智能彈跳游戲,簡化模型如圖所示,有一長為L(已知量)的空心上下無底的圓筒,圓筒頂端固定了一個(gè)智能主控裝置(未畫出),可以自動(dòng)檢測(cè)彈性小球運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)物理量和對(duì)小球施加的特定作用力,圓筒軸線上與筒頂端等高處有一彈性小球,現(xiàn)讓小球和圓筒同時(shí)由靜止自由落下,圓筒與小球間無相互作用力,圓筒碰地后立即豎直鎖住讓它停止運(yùn)動(dòng),小球碰地后的反彈速率為落地時(shí)速率的倍,小球與地面的碰撞時(shí)間極短,可看作瞬間反彈,運(yùn)動(dòng)過程中圓筒的軸線始終位于豎直方向,若小球第一次反彈上升到最高點(diǎn)時(shí)剛好與圓筒上端平齊,則智能主控裝置就會(huì)進(jìn)行智能識(shí)別,提示游戲成功。若某次圓筒的下端距水平地面為某一高度靜止釋放,按上述要求完成實(shí)驗(yàn),剛好提示游戲成功,已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,求:1)在游戲成功的情況下,圓筒釋放時(shí)下端距水平面的高度H2)在游戲成功的情況下,小球從釋放到第一次落地所經(jīng)歷的時(shí)間t3)另一次彈跳實(shí)驗(yàn),若小球和圓筒同時(shí)由靜止釋放的同時(shí),智能主控裝置自動(dòng)對(duì)彈性小球產(chǎn)生一個(gè)豎直向下的恒力,將小球快速向下彈出,檢測(cè)到小球向下彈出的加速度大小為5g,小球彈出過程中圓筒剛好懸停不動(dòng),求圓筒與智能主控裝置的總質(zhì)量M與小球質(zhì)量m的比值。【答案】1;(2;(3【解析】【詳解】1)由反彈后速度解得2)設(shè)小球從釋放到第一次落地的時(shí)間為t則有3)設(shè)智能主控裝置對(duì)小球施加的力的大小為F,則圓筒受到的反作用力也為F,對(duì)圓筒FMg對(duì)小球解得14. 2021528日凌晨,中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄,向核聚變能源應(yīng)用邁出了重要的一步?,F(xiàn)有一個(gè)控制粒子運(yùn)動(dòng)的簡化模型,如圖所示,同一平面內(nèi)存在兩同心圓形邊界,圓心在O點(diǎn),半徑分別為、,中間圓形區(qū)域內(nèi)沒有磁場(chǎng),只有環(huán)形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在圓心O點(diǎn)有一可看成質(zhì)點(diǎn)的粒子源,只在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)朝各個(gè)方向源源不斷地放出相同種類的帶正電的粒子,各粒子的速度大小不一定相同,不計(jì)粒子重力、粒子間的相互作用和粒子間碰撞,不考慮相對(duì)論效應(yīng),粒子比荷。1)沿垂直紙面向里方向看,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后是順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)還是逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng);若某個(gè)粒子的速度大小,則該粒子進(jìn)入環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域后,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑多大;2)若剛好沒有粒子穿出環(huán)形磁場(chǎng)的外圓形邊界,求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度;3)若有大量這樣相同的粒子源分布在以O為圓心,以為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)(圖中未畫出),所有粒子源射出粒子的速度方向都只分布在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi),要使粒子源放出的所有粒子都不能穿出外部圓形磁場(chǎng)邊界,若磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4T不變,則粒子源放射的粒子最大速度不能超過多少?【答案】1;(2;(3【解析】【詳解】1)由左手定則,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng);設(shè)該粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為,對(duì)該粒子解得該粒子的軌道半徑2)由對(duì)稱性可知,只要第一次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)不會(huì)穿出磁場(chǎng)外邊界,以后就不會(huì)穿出。若粒子剛好不能穿出外圓形邊界,設(shè)其軌道半徑為,則有幾何關(guān)系(如左下圖):解得 解得3)同理,由對(duì)稱性可知,只要第一次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)不會(huì)穿出磁場(chǎng)外邊界,以后就不會(huì)穿出。分析可知,若沿粒子源區(qū)域邊界切線方向射出、且速度最大的粒子剛好不能射出外邊界,則所有粒子無法穿出外圓形邊界。設(shè)滿足該條件的粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為,由幾何關(guān)系得(如右下圖):解得代入數(shù)據(jù)得所以粒子源射出的粒子最大速度不能超過。15. 我國運(yùn)動(dòng)員閆文港在2022年北京冬奧會(huì)獲得男子鋼架雪車比賽銅牌,實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的歷史性突破,小明同學(xué)看到該新聞后,設(shè)計(jì)了如下情景探究物塊與軌道及滑板間的相互作用規(guī)律。如圖所示,水平面上豎直固定一個(gè)粗糙圓弧軌道BC,圓弧軌道C端切線水平,長木板靜止在光滑的水平面上,木板左端緊靠軌道右端且與軌道點(diǎn)等高但不粘連,接觸處上表面平滑。從B的左上方A點(diǎn)以某一初速度水平拋出一質(zhì)量m2kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),物塊恰好能從B點(diǎn)沿切線方向無碰撞進(jìn)入圓弧軌道BC,物塊滑到圓弧軌道C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為,經(jīng)圓弧軌道后滑上長木板,已知長木板的質(zhì)量M6kg,AB兩點(diǎn)距C點(diǎn)的高度分別為H4.3m、h2.5m、R12.5m,空氣阻力不計(jì),g。求:1)物塊從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間和物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小;2)物塊從B滑到C的過程中克服摩擦阻力做的功;3)若長木板與地面間的摩擦不計(jì),物塊與長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù),要使物塊不滑出長木板,長木板至少為多長;若長木板固定不動(dòng),且物塊和木板是某種特殊材料,物塊在木板上運(yùn)動(dòng)受到的水平阻力(與摩擦力類似)大小與物塊速度大小v成正比,即k3kg/s,要使物塊不滑出長木板,長木板至少為多長。【答案】1t0.6s,;(2;(3,【解析】【詳解】1)物塊從A點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),則有代入數(shù)據(jù)解得AB的時(shí)間t0.6s由幾何關(guān)系得到B點(diǎn)速度方向與水平方向夾角等于∠BOC,而B點(diǎn)的速度大小 2)根據(jù)牛頓第三定律,物塊在C點(diǎn)所受支持力大小等于物塊對(duì)軌道的壓力大小,在C點(diǎn)有v2=12m/sA點(diǎn)拋出的初速度為AC點(diǎn),由動(dòng)能定理得代入數(shù)據(jù)解得從B滑到C物塊克服阻力做功為3)物塊滑上長木板后,木塊和長木板系統(tǒng)動(dòng)量守恒,則有解得假設(shè)物塊剛好不滑離長木板。,由功能關(guān)系可得解得,對(duì)木塊m由動(dòng)量定理得解得所以,若長木板滑動(dòng)時(shí),要使物塊不滑出長木板, 當(dāng),長木板至少長L9m;若長木板固定時(shí),當(dāng),k3kg/s,長木板至少長            

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