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大题预测02
【A 组】
(建议用时:40 分钟 满分:38 分)
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算
的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(9 分)如图甲所示是“足球”玻璃球,某物理小组利用激光对该球的光学性质进行研究。如图乙所
示是过球心所在的竖直截面的正视图,且AB 是沿水平方向的直径,当激光水平向右从C 点射入时,
可从右侧的B 点射出。已知玻璃球的半径为R,C 到AB 的竖直距离h=
,且玻璃球内的“足球”
是不透光体,不考虑反射光的情况下,光在真空中的速率为c,求:
(1)B 点的出射光相对C 点入射光方向的偏折角;
(2)激光在玻璃球中的传播时间。
14.(13 分)如图所示,竖直面内的光滑绝缘圆弧轨道
与足够长的粗糙水平地面
平滑连接,
点
在圆心
点正下方,轨道半径
,整个空间存在竖直向上、大小
的匀
强电场。一个质量
,电荷量
的带正电小滑块
,从轨道
点静止释放,经过
点后立即与另一个质量
,不带电的静止小滑块
发生弹性碰撞(碰撞过程不发生电荷转移,
且碰撞时间极短)。已知
与地面间的动摩擦因数
,重力加速度
取
均视为质点。求:
1
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(1)
到达圆轨道
点(与
碰前)的速度大小
;
(2)
到达圆轨道
点(与
碰前)对轨道的压力大小
;
(3)
碰后的最大距离
。
15.(16 分)一位大学生在研究电磁感应问题时设计了如下实验。实验装置如图所示,水平放置的金属轨
道
,FM 与
平行,相距
,NZ 与
平行,相距
,轨道间区域被
边界
、
和
分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ处于竖直向下的匀强磁场中,
Ⅲ处于水平向左的磁场中,磁场磁感应强度的大小均为
。轨道上放置着AB、CD 两根金属棒,
位置如图所示。两金属棒质量均为
,电阻均为
,其中AB 棒在Ⅰ区域运动时接入电路的
有效电阻为
。
时,AB 棒有向右的初速度
,CD 棒的速度为0(此后各运动过程,
两棒与导轨都始终垂直且接触良好),在CD 棒到达
时AB 棒恰好到达
,且两棒均已匀速。
此时开始给AB 棒一个外力,使AB 棒在Ⅱ区域做匀加速运动,发现该外力随时间每秒增加4N,且CD
棒在Ⅲ区域的运动时间为1s。当CD 棒到达
时,撤去AB 棒外力。此后AB 棒继续在Ⅱ区域运动,
CD 棒在Ⅳ区域运动,直到两者稳定。所有轨道电阻不计,Ⅲ区域轨道粗糙,
,其他轨道光滑,
g 取
。求:
(1)
时,AB 棒两端的电势差
;
(2)当CD 棒到达
时,AB 棒的速度大小
以及当CD 棒到达
时AB 棒的速度大小
;
2
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(3)CD 棒在
区域运动过程中整个回路产生的焦耳热Q。
【B 组】
(建议用时:40 分钟 满分:38 分)
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计
算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(7 分)北海市因美丽的银滩和丰富的海洋资源而闻名。一条小船(视为质点)停泊在海岸边,有人
测得小船在1min 内完成了30 次全振动,t
0 时刻海浪的波形如图所示,此时小船处于平衡位置,沿y
轴正方向运动,求:
(1)海浪传播的速度大小;
(2)1min 内小船通过的路程:
(3)
s 时小船偏离平衡位置的位移大小。
14.(14 分)如图所示,在光滑的水平面上静止着一辆小车,小车上表面的水平轨道粗糙,小车右侧有光
滑的四分之一圆弧轨道,圆弧轨道与小车上表面相切于圆弧轨道最高点。一物块静止于小车最左端,
一个小球被一根不可伸长的轻质细线悬挂于O 点正下方,轻靠在物块的左侧。现将细线拉直到与竖直
方向夹角θ=60°位置时,由静止释放小球,小球运动到最低点时与物块发生碰撞,碰撞的恢复系数为
e=0.8(定义式为
,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后两物体
3
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的速度)。碰撞后物块在小车上运动。已知细线长L=1.6m,小球质量m=0.20kg,物块、小车的质量
均为M=0.40kg,小车上表面的水平轨道长s=1.0m,圆弧轨道半径R=0.256m。小球、物块均可视为质
点,不计空气阻力,重力加速度g 取10m/s2。求:
(1)小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小;
(2)小球与物块碰撞过程中损失的机械能;
(3)为使物块能进入圆弧轨道,且在刚开始滑上圆弧轨道时不飞离轨道,求物块与水平轨道间的动摩擦
因数µ 的取值范围。
15.(17 分)如图所示,三个同心圆a、b、c 的半径分别为r、2r、
,在圆a 区域内存在垂直纸面向
外的匀强磁场
。在圆a 和圆b 间的环形区域存在背离圆心的辐向电场,在圆b 和圆c 间的环形区域
存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度
。一质量为m、带电量为+q 的粒子,从圆a 边
界上的A 点沿半径方向以速度
射入圆a 内,第一次从圆a 边界射出时速度方向偏转60°,经过辐向电
场加速后,从圆b 边界上进入外环区域,粒子恰好不会从圆c 飞离磁场。不计粒子的重力。
(1)求圆a 区域内匀强磁场的磁感应强度大小
与环形区域磁感应强度
的比值;
(2)求粒子经过圆a 与圆b 两边界间辐向电场加速过程中电势能的变化量
;
(3)若将圆a 区域内匀强磁场大小改为
,粒子在绕O 运动一周内可从电场回到入射点A,求满足
此过程
的可能值。
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【C 组】
(建议用时:40 分钟 满分:38 分)
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计
算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(8 分)洗车所用的喷水壶的构造如图所示,水壶的容积为V,洗车前向壶内加入
的洗涤剂并密封,
然后用打气筒打气10 次后开始喷水,若壶内气体压强小于
,则洗涤剂不能从壶中喷出。已知外部
大气压强恒为
,打气筒每次打入压强为
、体积为
的空气,空气可视为理想气体,不计细管
内液体的体积及压强,打气及喷水过程中封闭空气的温度始终不变。求:
(1)打气10 次后,喷水壶内封闭空气的压强P;
(2)喷水壶内洗涤剂能否全部从喷口喷出?若不能,最少还能剩余多少?
14.(13 分)如图甲,胸口碎大石是一项惊险刺激的杂技表演,其原理可简化为图乙:质量为m 的铁锤从
石板上方高h 处由静止自由落下,竖直砸中石板,铁锤与石板瞬间达到共同速度,然后一起向下运动
距离d 后速度减为零,该过程中弹性气囊A 对石板的作用力F 随石板向下运动的距离x 的规律如图丙
所示,已知石板的质量为铁锤质量的19 倍,不计空气阻力,重力加速度为g,求:
5
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(1)铁锤与石板碰撞后的共同速度大小v;
(2)铁锤与石板碰撞过程中系统机械能的损失量
;
(3)铁锤与石板向下运动的过程中,弹性气囊A 对石板作用力的最大值
。
15.(17 分)为了约束带电粒子在一定区域内运动,某实验小组设计了如图所示的装置。在空间坐标系
中,区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是边长为L 的正方体空间,区Ⅰ内存在沿y 轴正方向的匀强磁场,磁感
应强度大小为
(未知),区域Ⅱ内存在沿y 轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E(未知)。现
有一质量为m、电荷量为q 的带正电粒子从A 点
在
平面内以速度
沿某一方向进入区域
Ⅰ,经过一段时间恰好经过c 点,且速度沿x 轴正方向,然后进入区域Ⅱ,该粒子通过区域Ⅱ后刚好
经过h 点,已知h 点坐标为
,粒子的重力忽略不计。
(1)求区域Ⅰ内的磁感应强度大小
和区域Ⅱ电场强度大小E 的比值;
(2)若只改变区域Ⅱ内电场强度E 的大小,求粒子离开区域Ⅱ时动能
与E 的关系式;
(3)区域Ⅲ内充满平行于
平面、与x 轴负方向成45°角的匀强磁场,磁感应强度大小为
(未知),
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在区域Ⅲ的上表面是一粒子收集板,粒子打到收集板上将不再射出。调整区域Ⅱ内电场强度的大小,
使粒子从
点进入区域Ⅲ,若粒子能够在区域Ⅲ内直接打到上方的粒子收集板上,求
的
取值范围。
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