1.答題前,考生先將自己的姓名、考生號(hào)、座號(hào)填寫在相應(yīng)位置。
2.選擇題答案必須用2B鉛筆(按填涂樣例)正確填涂;非選擇題答案必須用0.5毫米黑色簽字筆書寫,字體工整、筆跡清楚。
3.請(qǐng)按照題號(hào)在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答,超出答題區(qū)域書寫的答案無效;在草稿紙、試題卷上答題無效。保持卡面清潔,不折疊、不破損。
一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題3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. 一氦氖激光器發(fā)射的單色光在真空中的波長(zhǎng)為,該激光器的發(fā)光功率為,光在真空中傳播的速度為,普朗克常量為,則該激光器每秒發(fā)射光子的個(gè)數(shù)為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】該激光器時(shí)間內(nèi)發(fā)射光子的總能量為
每個(gè)光子的能量為
故該激光器每秒發(fā)射光子的個(gè)數(shù)為
故選A。
2. 如圖甲所示為一靜置在水平桌面上的砧板置物架,其中M、N為置物架上的兩個(gè)豎直支架。若M、N之間靜止傾斜放置著一塊砧板,側(cè)視圖如圖乙所示。忽略砧板與置物架間的摩擦,則下列說法正確的是( )
A 砧板一定受4個(gè)力作用
B. 置物架與桌面間存在摩擦力
C. 若僅將M與N之間的距離調(diào)小,則置物架對(duì)砧板的作用力將減小
D. 若僅將M與N之間的距離調(diào)大,則置物架對(duì)砧板的作用力將不變
【答案】D
【解析】
【詳解】A.對(duì)砧板受力分析如圖所示
砧板至少受到重力,M、N對(duì)砧板的彈力,可能還受到底座的支持力,故砧板可能受3個(gè)或4個(gè)力作用,故A錯(cuò)誤;
B.對(duì)整體受力分析可知,整體受重力和地面的支持力,置物架與桌面間不存在摩擦力,故B錯(cuò)誤;
CD.若僅將M與N之間的距離調(diào)小或調(diào)大,砧板仍受力平衡,置物架對(duì)砧板的作用力與砧板的重力始終等大反向,則置物架對(duì)砧板的作用力將不變,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選D
3. 塑膠跑道由一種特殊的材料制成,這種材料具備良好的減震和回彈效果。經(jīng)測(cè)試,將一重為G的雞蛋分別從水泥路面和塑膠跑道路面上方相同高度自由釋放,碰后雞蛋的速度均變?yōu)榱?。已知雞蛋與水泥路面的碰撞時(shí)間為t0,雞蛋受到水泥路面的平均作用力為4G;雞蛋與塑膠跑道路面的撞擊時(shí)間為3t0,則雞蛋受到塑膠跑道路面的平均作用力為( )
A. 1.5GB. 2GC. 2.5GD.
【答案】B
【解析】
【詳解】設(shè)雞蛋自由落體階段末速度為v,兩次下落高度相等,落地瞬間的速度也相等,碰水泥路面的過程,由動(dòng)量定理得
雞蛋碰塑膠跑道路面的過程,由動(dòng)量定理得
解得
4. 甲、乙兩車在同一條平直公路上行駛,從時(shí)刻起,甲車一直做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙車先做初速度為勻加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)刻接著做勻減速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)刻速度減為,兩車位移隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖所示。則關(guān)于和的大小關(guān)系,下列說法正確的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】作出兩車的速度—時(shí)間變化圖像,如圖
圖像面積代表位移,由于時(shí)刻兩車位移相等,根據(jù)幾何關(guān)系可知。
故選B。
5. 某帶電體產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面分布如圖中實(shí)線所示,虛線是一帶電粒子僅在此電場(chǎng)作用下從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,、分別是運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面、的交點(diǎn),下列說法正確的是( )
A. 粒子帶正電荷
B. 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比點(diǎn)的小
C. 粒子在點(diǎn)的電勢(shì)能大于在點(diǎn)的電勢(shì)能
D. 粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程中,其動(dòng)能先減少后增加
【答案】D
【解析】
【詳解】A.根據(jù)粒子所受電場(chǎng)力指向曲線軌跡的凹側(cè)可知,電場(chǎng)力方向大致向下,電場(chǎng)線方向由高電勢(shì)指向低電勢(shì),二者方向相反,則粒子帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤;
B.等差等勢(shì)面越密集的地方場(chǎng)強(qiáng)越大,故M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比N點(diǎn)的大,故B錯(cuò)誤;
CD.粒子帶負(fù)電,因?yàn)镸點(diǎn)的電勢(shì)大于在N點(diǎn)的電勢(shì),故粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能小于在N點(diǎn)的電勢(shì)能;由于帶電粒子僅在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能與動(dòng)能總和不變,故可知粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程中,其動(dòng)能先減少后增加,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選D。
6. 如圖所示,在M、N兩點(diǎn)垂直于紙面放置兩根相互平行無限長(zhǎng)直細(xì)導(dǎo)線,O點(diǎn)為M、N連線的中點(diǎn),E、F關(guān)于M、N連線對(duì)稱,E、G兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,兩根導(dǎo)線中分別通有方向相同、大小相等的電流。已知無限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線形成的磁場(chǎng)在空間某點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,k為常量,r為該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離,I為導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度。則下列說法正確的是( )
A. E、F兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大小相等、方向相反
B. E、F兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大小相等、方向相同
C. E、G兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大小相等、方向相反
D. E、G兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大小相等、方向相同
【答案】C
【解析】
【詳解】設(shè)通電導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向里,兩條通電導(dǎo)線在E、F、G點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向如圖所示
E、F、G三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,E、F兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不相同,也不相反,E、G兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反。
故選C。
7. 拉運(yùn)木材的汽車在卸下木材時(shí)用兩根細(xì)圓木作為導(dǎo)軌將木材卸下,如圖所示,兩根細(xì)圓木的一端、分別固定在地面上,另一端、分別固定在車上,構(gòu)成兩條平行的軌道和,它們與水平地面的夾角,裝卸工在車上將一根質(zhì)量為、半徑為的圓柱形木材推上導(dǎo)軌后,由靜止自由釋放,木材能夠沿著軌道下滑,已知軌道和的間距為,木材與細(xì)圓木軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度為,則圓木下滑的加速度大小為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】作出圓柱形物體垂直于桿的平面內(nèi)受力示意圖
根據(jù)題意,兩直桿間的距離與圓柱形半徑相同,則
在沿桿的方向有

垂直于桿的方向有
又有
代入數(shù)據(jù)解得

故選A。
8. 如圖甲所示,一根細(xì)線一端系一小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),另一端固定在一光滑圓錐頂端,當(dāng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω時(shí),細(xì)線拉力大小為T,T與ω2的變化關(guān)系圖像如圖乙所示。已知圓錐面母線與豎直方向夾角為θ,重力加速度為g,則當(dāng)ω = ω2時(shí),細(xì)線拉力的大小為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】根據(jù)題意,當(dāng)角速度為0時(shí),小球受重力、支持力和繩的拉力,且有
當(dāng)角速度等于ω1時(shí),小球受恰好只受重力和繩的拉力,則
當(dāng)角速度等于ω2時(shí),小球受只受重力和繩的拉力,且繩與豎直方向的夾角變大,則
聯(lián)立可得
故選B。
二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16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4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。
9. 如圖甲所示,放在粗糙水平地面上一物體受到水平拉力的作用,在內(nèi)物體的速度與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖乙所示,拉力的功率與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖丙所示。下列說法正確的是( )
A. 物體的質(zhì)量為
B. 內(nèi)拉力做的功為
C. 物體受到的摩擦力大小為
D. 物體在0~1s內(nèi)受到的拉力大小為
【答案】AD
【解析】
【詳解】B.功率與時(shí)間的關(guān)系圖像中,圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積,在數(shù)量上等于功,所以0~3s內(nèi)拉力做的功為
故B錯(cuò)誤;
C.由圖甲可知1~3s內(nèi)物體勻速運(yùn)動(dòng),受到摩擦力與拉力等大反向,結(jié)合圖乙可知
解得
N=2N
故C錯(cuò)誤;
A.0~1s內(nèi)的位移為
m
根據(jù)動(dòng)能定理有
解得
kg
故A正確;
D.物體在0~1s內(nèi),由牛頓第二定律結(jié)合圖甲
解得
N
故D正確。
故選AD。
10. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播,x = 0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖甲所示,t = 0.45 s時(shí)部分波形圖如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A. 質(zhì)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為2.5 m
B. 該簡(jiǎn)諧橫波傳播速度為5 m/s
C. t = 0.05 s時(shí),x = 0處的質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為
D. x = 0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)比x = 0處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)滯后0.1 s
【答案】BCD
【解析】
【詳解】B.根據(jù)圖甲可知,周期為0.4 s,圖乙中根據(jù)對(duì)稱性可知,波長(zhǎng)為2 m,則波速
故B正確;
A.根據(jù)圖甲可知,x = 0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為
t = 0.45 s時(shí),解得
圖乙波形對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程為
其中Δx0是圖乙中原點(diǎn)左側(cè)相鄰波峰位置質(zhì)點(diǎn)平衡位置到原點(diǎn)的間距,圖乙中原點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的縱坐標(biāo)
,
代入波形的函數(shù)方程解得
結(jié)合圖乙的對(duì)稱性可知,質(zhì)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為
故A錯(cuò)誤;
C.由于x = 0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為
則t = 0.05 s時(shí),解得x = 0處的質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為,故C正確;
D.根據(jù)
可知,x = 0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)比x = 0處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)滯后
故D正確。
故選BCD。
11. 如圖所示,衛(wèi)星1在軌道I上繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)半徑為、周期為、速率為、加速度大小為;衛(wèi)星2在軌道II上繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng),為橢圓的長(zhǎng)軸,其半長(zhǎng)軸為,周期為、在A點(diǎn)的速率為、在A點(diǎn)的加速度大小為,在B點(diǎn)的速率為。點(diǎn)為地心,兩軌道和地心都在同一平面內(nèi),已知,萬有引力常量為,地球質(zhì)量為,下列說法正確的是( )
A. B.
C. D. 若,則
【答案】AB
【解析】
【詳解】A.根據(jù)題意,由開普勒第三定律有
由于
解得
故A正確;
B.根據(jù)題意,由萬有引力提供向心力有
解得
可知
若衛(wèi)星以為半徑做圓周運(yùn)動(dòng),則有
由于
可得
由于衛(wèi)星在點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng),則有
可得
故B正確;
C.根據(jù)題意,由萬有引力提供向心力有
可得
,
由于
則有
故C錯(cuò)誤;
D.由B分析可知,若,若衛(wèi)星以為半徑做圓周運(yùn)動(dòng),則有
由于衛(wèi)星在軌道II上點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng),則有
故D錯(cuò)誤。
故選AB。
12. 如圖甲所示,水平面上固定兩條足夠長(zhǎng)的平行軌道,軌道間距為,虛線垂直于軌道,左側(cè)部分軌道由金屬材料制成,其左端通過導(dǎo)線與電容為的平行板電容器的極板、分別相連,右側(cè)部分的軌道由絕緣材料制成,軌道處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將一質(zhì)量為且電阻不計(jì)的金屬棒置于左側(cè)的金屬軌道上,并通過水平輕繩繞過光滑定滑輪與質(zhì)量為的小物塊相連,與軌道各部分的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同。時(shí)刻,將和小物塊同時(shí)由靜止釋放,離開虛線后的圖像如圖乙所示。整個(gè)過程中始終垂直于軌道且與軌道接觸良好,電容器未被擊穿,重力加速度。則下列說法正確的是( )
A. 電容器A極板帶正電
B. 在第1s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C. 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
D. 電容器儲(chǔ)存的電能為
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.金屬棒切割磁感線時(shí),根據(jù)右手定則可知電流方向由M流向N,則電容器的B極板帶正電,故A錯(cuò)誤;
BC.設(shè)金屬棒的質(zhì)量為m,則小物塊質(zhì)量為2m,金屬棒在虛線左側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí),以小物塊和金屬棒為整體,根據(jù)牛頓第二定律可得

聯(lián)立可得
可知金屬棒在虛線左側(cè)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)圖像可知,該過程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1s,末速度為3m/s,則加速度為
聯(lián)立解得勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
T
故B正確,C錯(cuò)誤;
D.金屬棒的釋放點(diǎn)到虛線的距離為
m
根據(jù)功能關(guān)系可知
解得
J
故D正確。
故選BD。
三、非選擇題:本題共6小題,共60分。
13. 某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。其中一端裝有輕滑輪的長(zhǎng)木板固定在水平桌面上,在其上表面的點(diǎn)安裝一光電門。物塊上表面固定一遮光片,左側(cè)固定一力傳感器。細(xì)繩的一端與力傳感器相連,另一端通過定滑輪與托盤(內(nèi)有砝碼)相接。實(shí)驗(yàn)時(shí),物塊從長(zhǎng)木板右側(cè)的點(diǎn)由靜止開始釋放,在繩的拉力作用下向左運(yùn)動(dòng)并通過光電門,記錄力傳感器示數(shù)和對(duì)應(yīng)遮光片通過光電門的時(shí)間。增加托盤中砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程,保證每次讓物塊從長(zhǎng)木板上的點(diǎn)由靜止開始釋放,得到多組、數(shù)據(jù)。
(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是________。
A. 實(shí)驗(yàn)開始前,應(yīng)先補(bǔ)償阻力
B. 實(shí)驗(yàn)開始前,應(yīng)調(diào)整輕滑輪的高度,使細(xì)線與長(zhǎng)木板上表面平行
C. 實(shí)驗(yàn)時(shí),力傳感器的示數(shù)小于托盤及砝碼的總重力
D. 為減少實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)始終保證物塊及力傳感器的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤及砝碼的總質(zhì)量
(2)現(xiàn)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光片的寬度如圖乙所示,則遮光片的寬度為________。
(3)測(cè)出之間的距離為,遮光片的寬度為,利用描點(diǎn)法做出圖像如圖丙所示,已知該圖像的斜率為,在縱軸上的截距為。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮椋媒o出的物理量的符號(hào)和丙圖中的數(shù)據(jù),可得物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式________。
【答案】(1)BC (2)0.740
(3)
【解析】
【13題詳解】
A.由于本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,因此不需要平衡摩擦力,故A錯(cuò)誤;
B.實(shí)驗(yàn)開始前,應(yīng)調(diào)整輕滑輪的高度,使細(xì)線與長(zhǎng)木板上表面平行,物塊受到的繩子拉力與長(zhǎng)木板平行,繩子拉力和摩擦力處于同一條直線上,故B正確;
C.力傳感器的示數(shù)等于繩拉力的大小,由于托盤及砝碼有向下的加速度,因此合力方向向下,實(shí)驗(yàn)時(shí),力傳感器的示數(shù)小于托盤及砝碼的總重力,故C正確;
D.本實(shí)驗(yàn)中用力傳感器測(cè)量繩子拉力,因此不需要終保證物塊及力傳感器的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤及砝碼的總質(zhì)量,故D錯(cuò)誤。
故選BC。
【14題詳解】
如圖乙所示,游標(biāo)尺是20分度,精確度在0.05mm。主尺讀數(shù)7mm,游標(biāo)尺與主尺在第8格對(duì)齊,則遮光片的寬度為
【15題詳解】
物塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)已知條件可得
取物塊為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律可得
聯(lián)立可得
由圖丙可知
,
解得
14. 多用電表是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的一種儀表。關(guān)于多用電表的原理,某實(shí)驗(yàn)小組做了以下研究。用一個(gè)已知量程為、內(nèi)阻的毫安表進(jìn)行設(shè)計(jì)并組裝一個(gè)簡(jiǎn)易多用電表,如圖所示為該實(shí)驗(yàn)小組組裝完成的簡(jiǎn)易多用電表的電路圖。其中、、和是定值電阻,和是可變電阻,內(nèi)置電源、的內(nèi)電阻不計(jì)。該多用電表有6個(gè)擋位:直流電壓2.5V擋、直流電壓10V擋、直流電流擋、直流電流擋、歐姆“×10”倍率擋、歐姆“×100”倍率擋。
(1)當(dāng)功能開關(guān)S與“1”相接時(shí),多用電表為________擋,定值電阻________Ω,測(cè)量時(shí)應(yīng)注意電流應(yīng)該從________(選填“A”或“B”)表筆流入多用電表。
(2)當(dāng)功能開關(guān)S與“3”相接時(shí),開關(guān)對(duì)應(yīng)歐姆“×10”倍率擋,完成機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零后,當(dāng)在A、B兩表筆間接入的定值電阻時(shí),表盤上的指針指向正中央,則可變電阻________Ω,對(duì)應(yīng)歐姆表內(nèi)置電源的電動(dòng)勢(shì)________V;當(dāng)在A、B兩表筆間接入某未知電阻時(shí),原毫安表的示數(shù)為,則未知電阻________Ω。
(3)當(dāng)功能開關(guān)S與“5”相接時(shí),多用電表為________擋,定值電阻________Ω。
【答案】(1) ①. 直流電流 ②. 10 ③. A
(2) ① 150 ②. 2 ③. 300
(3) ①. 直流電壓2.5V ②. 200
【解析】
【小問1詳解】
[1]當(dāng)功能開關(guān)S與“1”相接時(shí),有
當(dāng)功能開關(guān)S與“2”相接時(shí),有
可得
則當(dāng)功能開關(guān)S與“1”相接時(shí),多用電表為直流電流擋;
[2]根據(jù)
,
聯(lián)立可得
,
[3]測(cè)量時(shí)應(yīng)注意電流應(yīng)該從A表筆(正接線孔)流入多用電表。
【小問2詳解】
[1][2]當(dāng)功能開關(guān)S與“3”相接時(shí),與串聯(lián)再與毫安表并聯(lián),并聯(lián)后的電阻為
歐姆調(diào)零時(shí),有
當(dāng)在A、B兩表筆間接入的定值電阻時(shí),表盤上的指針指向正中央,則有
聯(lián)立解得
,
[3]在A、B兩表筆間接入某未知電阻時(shí),原毫安表的示數(shù)為,則干路電流為
根據(jù)閉合電路歐姆定律可得
解得未知電阻為
【小問3詳解】
[1][2]當(dāng)功能開關(guān)S與“5”相接時(shí),多用電表為電壓擋,且量程小于功能開關(guān)S與“6”相接時(shí)的電壓擋,則功能開關(guān)S與“5”相接時(shí),多用電表為直流電壓2.5V擋;則有
解得
15. 運(yùn)動(dòng)員用彈弓彈射出的彈丸射擊飛碟,某次射擊過程的示意圖如圖所示,飛碟從地面上的P點(diǎn)以大小為v0 = 25 m/s,方向與地面成α = 53°的初速度斜向上射出,從飛碟剛射出開始計(jì)時(shí),運(yùn)動(dòng)員看準(zhǔn)時(shí)機(jī),在t0 = 1.3 s時(shí),從距離地面N點(diǎn)高度為h0 = 1.45 m的O點(diǎn)用彈弓將彈丸以某一初速度v(未知)斜向上射出,彈丸恰好在地面上M點(diǎn)正上方的Q點(diǎn)擊中飛碟,已知P、N、M三點(diǎn)處于同一水平面內(nèi),N、M的連線與P、M的連線垂直,M、P兩點(diǎn)間的距離為x1 = 30 m,M、N兩點(diǎn)間的距離為x2 = 28 m,重力加速度為g = 10 m/s2,sin53° = 0.8,不計(jì)空氣阻力,求:
(1)Q、M兩點(diǎn)間距離h;
(2)彈丸射出的初速度v的大小及與水平方向的夾角β。
【答案】(1)20 m
(2)50 m/s,37°
【解析】
【小問1詳解】
由于飛碟做斜上拋運(yùn)動(dòng),則
解得
【小問2詳解】
彈丸做斜上拋運(yùn)動(dòng),則
解得
,
16. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿軸正方向傳播,已知軸上的質(zhì)點(diǎn)和的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像分別如圖甲、乙所示,該簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng),求:
(1)質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程;
(2)該簡(jiǎn)諧橫波傳播速率的可能值。
【答案】(1)
(2)、、
【解析】
【小問1詳解】
由甲圖可知,質(zhì)點(diǎn)的振幅和初相分別為
故質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程
由乙圖可知,質(zhì)點(diǎn)的振幅和初相分別為
故質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程
【小問2詳解】
該簡(jiǎn)諧橫波沿軸正方向傳播,時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移為且向上振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)處于波谷,則
()
而周期為
可求得
()

故的取值為0、1、2,則該簡(jiǎn)諧橫波的速率可能為、、。
17. 如圖所示的坐標(biāo)平面,在的區(qū)域存在方向垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在的區(qū)域存在方向沿軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為、電荷量為的粒子從軸上的點(diǎn)以初速度進(jìn)入電場(chǎng),速度方向與軸正方向成角,之后粒子從軸上的點(diǎn)進(jìn)入第一象限。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,,不計(jì)粒子的重力。
(1)求點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離;
(2)求粒子在第一象限中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(3)在的區(qū)域另外施加一大小、方向沿軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出),其它條件不變,求此時(shí)粒子在的空間運(yùn)動(dòng)過程中,離軸的最短距離。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小問1詳解】
分析可知粒子在第二象限做斜拋運(yùn)動(dòng),沿軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)分速度
則粒子在第二象限運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

沿軸正方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng),沿軸方向的分速度
加速度大小為

則點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離

聯(lián)立以上解得
【小問2詳解】
題意可知粒子通過點(diǎn)時(shí),y方向速度
聯(lián)立以上,解得

故M的速度為

速度方向沿軸正方向(或與軸垂直),粒子進(jìn)入第一象限后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)圓周半徑為,則有

幾何關(guān)系可得
設(shè)粒子在第一象限的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為,如圖可求得


又因?yàn)橹芷?br>
故粒子在第一象限中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間
【小問3詳解】
此時(shí)粒子進(jìn)入電磁復(fù)合場(chǎng)后做滾輪線運(yùn)動(dòng),用配速法將分解:設(shè)某一分速度使粒子受到的洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡

代入題中數(shù)據(jù),解得

由左手定則可知方向與方向相同,令
解得

所以粒子的運(yùn)動(dòng)可分解為沿軸的速度為的勻速直線運(yùn)動(dòng)和速度為的順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)圓周半徑為,在區(qū)域軌跡如圖中實(shí)線所示
洛倫茲力提供向心力有
幾何關(guān)系可知

粒子在的空間運(yùn)動(dòng)過程中,離軸的最短距離

聯(lián)立以上解得
18. 如圖所示,光滑曲面AB與長(zhǎng)度為l的粗糙水平軌道BC相切于B點(diǎn),A點(diǎn)距軌道BC的高度為R,質(zhì)量為m的小滑塊1被鎖定在A點(diǎn),質(zhì)量為2m的小滑塊2靜止在水平軌道最右端的C點(diǎn),軌道BC下方的水平面上有一固定的“L”形木板,其上表面光滑,在P點(diǎn)處固定一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,彈簧右端拴接一質(zhì)量為M=4m的長(zhǎng)方體滑塊,M的中心在O點(diǎn)的正上方,處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將滑塊1解除鎖定并由靜止釋放,1與2發(fā)生彈性碰撞后,滑塊1恰好停在B點(diǎn),滑塊2被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的同時(shí)給滑塊M一個(gè)向右的初速度,當(dāng)M的中心運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的正上方時(shí),恰好與滑塊2相碰,碰后滑塊2豎直向上運(yùn)動(dòng)至與C等高的D點(diǎn)。已知所有的碰撞時(shí)間極短,質(zhì)量為m0的彈簧振子振動(dòng)周期為,彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式為(k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量),不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。
(1)求滑塊1與水平軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)求C點(diǎn)與滑塊M上表面間的高度差h;
(3)在滑塊2與M第二次碰撞完畢跳起后將滑塊2取走,求此后彈簧與M組成的彈簧振子的振幅A。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小問1詳解】
設(shè)滑塊1與2碰前速度為v1,由動(dòng)能定理可得
碰后兩者速度分別為和,則
解得

碰后滑塊1恰滑動(dòng)后能靜止在B點(diǎn),滑塊1只能從C點(diǎn)向左勻減速運(yùn)動(dòng)至B,由動(dòng)能定理可得
聯(lián)立以上各式得
,
【小問2詳解】
滑塊2與振子M在平衡位置相碰,由于
滑塊2只能與向左運(yùn)動(dòng)的M相碰才能碰后豎直向上運(yùn)動(dòng),則碰前運(yùn)動(dòng)時(shí)間t滿足
所求高度為
解得
【小問3詳解】
滑塊2與M碰撞過程水平方向動(dòng)量守恒,第1次碰撞后M的速度設(shè)為,則
解得
設(shè)第一次碰撞過程中滑塊2與M接觸時(shí)間為Δt,因滑塊2離開M瞬間是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,故在Δt時(shí)間內(nèi)滑塊2與M間為滑動(dòng)摩擦力?;瑝K2從豎直上拋后落下與M發(fā)生第二次碰撞前運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2t,滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間正好在平衡位置向左運(yùn)動(dòng)時(shí)與滑塊2相撞,假設(shè)第二次碰撞過程中滑塊2離開M前在水平方向二者能共速,則
解得
第一次碰撞摩擦力對(duì)滑塊的沖量大小
第二次碰撞摩擦力對(duì)滑塊的沖量大小
由于
第二次滑動(dòng)摩擦力作用的時(shí)間
則假設(shè)成立,滑塊2離開M后,振子M的速度為,所求振幅A滿足
解得

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