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大题预测03
【A 组】
(建议用时:30 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)如图,圆形线圈的匝数
,面积
,处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应
强度大小B 随时间t 变化的规律为
,回路中接有阻值为
的电热丝,线圈的电阻
。电热丝密封在体积为
的长方体绝热容器内,容器缸口处有卡环。容器内有一不计
质量的活塞,活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气,活塞左侧封闭一定质量的理想气体,起始时活塞处于
容器中间位置,外界大气压强始终为
,接通电路开始缓慢对气体加热,加热前气体温度
为
。
(1)求流过电热丝的电流;
(2)开始通电活塞缓慢运动,刚到达卡环时,气缸内气体的内能增加了
,若电热丝产生的热量全部
被气体吸收,求此时气缸内气体的温度及电热丝的通电时间。
14.(12 分)如图所示,在绝缘水平面上固定两根光滑平行金属导轨,左右两侧导轨处于竖直向上的磁场
中,磁感应强度大小分别为
和
,导轨间距分别为
和
,已知导体棒
的电阻为
、长度为
,导体棒
的电阻为
、长度为
的质量是
的2 倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之
间连接一压缩量为
的轻质绝缘弹簧,弹簧的劲度系数为
。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至
停止,弹簧始终在弹性限度内。两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。求:
1
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(1)导体棒
的速率为时,导体棒
的运动速率及回路的总电功率;
(2)弹簧伸展过程中流过导体棒
的电流方向及弹簧释放的整个过程中通过导体棒
的电荷量。
15.(18 分)人们越来越深刻地认识到冰山对环境的重要性,冰山的移动将给野生动物带来一定影响。为
研究冰山移动过程中表面物体的滑动,小星找来一个足够长的水槽,将质量为
长为L 的车厢放在水
槽中模拟冰山,车厢内有一个质量为
、体积可以忽略的滑块。车厢的上下表面均光滑,车
厢与滑块的碰撞均为弹性碰撞且忽略碰撞的时间。开始时水槽内未装水,滑块与车厢左侧的距离为
。
在车厢上作用一个大小为
,方向水平向右的恒力,当车厢即将与滑块发生第一次碰撞时撤去水平恒
力。
(1)求车厢即将与滑块发生第一次碰撞时车厢的速度
的大小;
(2)求从车厢与滑块发生第一次碰撞到发生第二次碰撞的过程中,车厢的位移
;
(3)若在水槽中装入一定深度的水,车厢在水槽中不会浮起。开始时滑块与车厢左侧的距离为
,由于
外界碰撞,车厢在极短时间内速度变为
,方向水平向右。车厢移动过程中受到水的阻力大小与速率
的关系为
(
为已知常数),除第一次碰撞以外,以后车厢与滑块之间每次碰撞前车厢均已停
止。求全程车厢通过的总路程。
【B 组】
(建议用时:30 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。
2
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13.(7 分)图甲是一种简易抽水设备,图乙是其结构原理示意图,地下水面与上面粗筒底面间的高度差
h0 = 8 m,抽水时先将活塞推到粗筒底部,活塞到达粗筒底部时只能向上打开的上、下两个单向阀门
均处于闭合状态,此时下面细管中气体压强等于大气压强p0。用力压手柄使活塞上移,上阀门处于闭
合状态,下阀门自动开启,随着活塞上升细管中的液面就会上升。已知活塞的横截面积S1 = 40 cm2,
细管内横截面积S2 = 2 cm2,p0 = 1.0 × 105 Pa,水的密度ρ = 1 × 103 kg/m3,g 取10 m/s2,地下水面处
的压强恒为大气压强p0,抽水过程中装置内空气的温度均视为不变,不考虑阀门重力及地下水面高度
的变化。
(1)求当活塞第一次上移高度h = 0.2 m 时细管中水柱的高度h1;
(2)活塞第一次上移高度h = 0.2 m 后,用力提升手柄使活塞下移,上阀门打开与大气相通,下阀门立
即闭合,活塞下移至距离粗筒底部h′ = 0.075 m 处时,用力压手柄使活塞第二次上移至距离粗筒底部h
= 0.2 m 处,求此时细管中的水柱高度h2。
14.(14 分)如图所示,AB 是倾角为
的光滑斜坡,劲度系数为
的轻质弹簧一端固定在斜
面底端的挡板上,另一端与质量为
的薄木板
相连,质量为
的小球
紧靠在木板
上。现用一沿斜面向下、大小
的力作用在
上使
静止在斜坡上的
处。撤去外力
后,
沿斜坡上升刚好能到达顶端
处。已知弹簧弹性势能的表达式为
,其中
为弹簧的形变量,
重力加速度
取
。
3
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(1)求在到达顶端
前,小球
的最大速度。
(2)求
、
两点间的距离。
(3)若将
球换成质量为
的
球,再次用外力缓慢压到
处后撤去外力,求小球
离开
点
后上升的最大高度。
15.(17 分)现代科技研究中,科学家们常用电场和磁场来控制带电粒子的运动轨迹。如图,在平面直角
坐标系
区域内,正方形
的边长为
,
、
与
轴平行且关于
轴对称,正方形
与
轴相交于
、
两点,长方形
内有沿
轴正方向的匀强电场Ⅰ,长方形
区
域内有沿
轴负方向的匀强电场Ⅱ,两电场的电场强度大小相等。在
区域,以
为圆心、半径为
的半圆区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场Ⅰ,在
区域内有垂直于坐标平面向外的匀强磁
场Ⅱ,两磁场的磁感应强度大小相等。
为固定在第一象限内、垂直于坐标平面且与
轴成
角的
荧光屏,在
段上有若干个质量为
、电荷量为
的带正电的粒子,这些粒子均在坐标平面内沿
轴正方向以大小为
的速度射出,粒子均从正方形
边以垂直于
方向射出电场,从
点射出的
粒子只经过一次
轴后,刚好从
点射出电场Ⅱ。所有粒子经磁场Ⅰ偏转后从磁场Ⅰ的圆边界与
轴
的交点
射出,进入磁场Ⅱ,不计粒子的重力及粒子间的相互作用,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)粒子在
边上的位置离
轴的距离满足的条件;
(3)打在荧光屏上离
点最远的亮点和离
点最近的亮点间的距离之差为多少?若撤去荧光屏,求所有
粒子再次经过
轴时与
点距离的表达式。
【C 组】
(建议用时:30 分钟 满分:38 分)
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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)自行车前叉是连接车把手和前轴的部件,如图甲所示。为了减少路面颠簸对骑手手臂的冲击,
前叉通常安装有减震系统,常见的有弹簧减震和空气减震。一空气减震器的原理图如图乙所示,总长
、横截面积为
的汽缸(密封性良好)里面充有空气,忽略光滑活塞(厚度不计)和车
把手的质量,缸内气体的热力学温度为
,当不压车把手时活塞恰好停留在汽缸顶部,外界大气
压强
。求:
(1)不考虑缸内气体温度变化,活塞稳定在距汽缸顶部
处时,车把手对活塞的压力大小;
(2)缸内气体的热力学温度为
,不压车把手时,活塞到汽缸顶部的距离。
14.(14 分)如图所示,三维空间中有坐标系
,在
空间内存在着沿
轴负向的匀强磁场,磁感
应强度大小
,在
空间内存在着沿
轴正向的匀强电场,电场强度大小为
,在
处有平行于
的荧光屏,在
点
处有粒子源和加速电场(所占空间不计),加速
电压为
,
粒子
从静止开始经电场瞬间加速,沿
轴正向飞出,已知
粒子质量为
,电量
为
,不计粒子重力。求:
5
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(1)
粒子在磁场中做圆周运动的半径及时间;
(2)
粒子打到荧光屏上的坐标;
(3)
粒子打到荧光屏产生一个亮点,另有氘核(
)经电场加速进入磁场和电场,最后打在荧光屏
上产生亮点,试判断荧光屏上有几个亮点,若一个亮点,写出判断依据,若两个,求出亮点间距离。
15.(16 分)如图所示,可视为质点的两滑块A、B 均静止在粗糙水平地面上,两者之间有一被压缩的轻
质弹簧(长度不计),A 与竖直墙壁距离L=8m。现解除弹簧锁定,使A、B 瞬间分离,并立即取走弹
簧,此时两物块获得的动能之和为28J。已知A、B 质量分别为
、
,所有碰撞均为弹
性碰撞,A、B 均沿同一水平直线运动,A、B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.1,重力加速度取g 为
10m/s2,求:
(1)取走弹簧时A、B 获得的速度大小;
(2)A、B 都停止运动后,两者之间的距离;
(3)改变L 的大小,使A 和B 至少发生两次碰撞,则L 的取值范围是多少?
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