内容正文:
资中二中高2025届第四学期五月月考试卷
时间:75分钟 满分100分
一、选择题(1-7题每题4分,只有一个选项正确;8-10多选,每题5分,选对5分,选对但不全得3分)
1. 我国正在建设中的高能同步辐射光源,发射的同步光覆盖红外线、可见光、紫外线、X射线等波段。与可见光相比,X射线( )
A. 在真空中的波长更长 B. 具有更强的穿透本领
C. 在真空中的传播速度更大 D. 同样能使人的眼睛产生视觉效应
2. 下列说法正确的是( )
A. 用手拉铁棒两端时,分子间只存在引力而不存在斥力
B. 在天宫空间站的梦天实验室中,扩散现象不可能发生
C. 花粉颗粒悬浮在液体中,颗粒越大撞击它的分子个数越多,布朗运动越明显
D. 两分子间距离变化时,存在分子势能增大而分子间的作用力减小的过程
3. 如图所示,光滑U形金属导轨固定在水平面上,一根导体棒垂直静置于导轨上构成回路。将回路正上方的条形磁铁竖直向上抛出。在其运动到最高点的过程中,安培力对导体棒做功W,回路中产生的焦耳热为Q,导体棒获得的动能为,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 导体棒对轨道压力大于重力 B. 磁铁加速度为g
C. D.
4. 如图甲所示,正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场,已知线圈匝数n=10,边长ab=1m,线圈总电阻r=1Ω,线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向,则下列有关线圈的电动势e、感应电流i、焦耳热Q以及ab边的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
5. “舞龙贺新春”巡游活动中,“龙”上下摆动形成的波可看作沿x轴正方向传播的简谐波,某时刻的波形图如图所示,A、B、C、D为波形上的四点,下列说法正确的是( )
A. 此刻B、C振动的方向相反 B. B、C平衡位置间的距离为波长的一半
C. A、B能同时回到平衡位置 D. D的振动比B滞后半个周期
6. 如图所示,在绝缘的光滑水平面上有一垂直水平面向下的匀强磁场分布在宽为s的区域内,磁感应强度为B。有一个边长为的正方形均匀导线框abce,以初速度垂直磁场边界进入磁场,当导线框的ce边刚进入磁场时线框速度为。已知线框的质量为m,下列说法正确的是( )
A. ab边刚进入磁场时,c、e间电压为
B. ce边刚进入磁场时,a、b间的电压为
C. ce边从进入磁场到离开磁场的过程中,线框动能的变化量为
D. ce边从进入磁场到离开磁场的过程中,线框动量减少量的大小为
7. 风力发电有清洁、可再生等优点,某风力发电厂输出有效值恒定的正弦式交变电流。如图所示为一理想变压器,其中两盏灯泡规格均为“10V,5W”,负载的阻值为40Ω,且原、副线圈匝数比为,当接入风力发电厂输出电压的电源时,两盏灯均正常发光。下列说法正确的是( )
A. 电流在1s时间内改变50次方向 B. 流经负载的电流大小为0.75A
C. 风力电厂输出电压的有效值为40V D. 变压器输出功率为40W
8. 如图(a)所示,在匀强磁场中,一闭合矩形金属线圈可绕与磁感线垂直的中心轴OO',匀速转动,线圈两次以不同的转速转动产生的正弦式交变电动势图像如图(b)中图线甲、乙所示,则( )
A. 两次t=0时刻线圈平面均与磁场方向平行
B. 图线甲、乙对应的线圈转速之比为2:1
C. 将转轴移至与线圈ab边共线,则相同转速下交变电动势的峰值不变
D. 若线圈电阻为0.1Ω,则线圈电动势按图线乙规律变化时的发热功率为10W
9. 如图所示,是水平面上两列频率相同简谐波在某时刻的叠加情况。两列波振幅均为A=5cm,波的传播方向如箭头方向所示,实线与虚线分别表示波峰和波谷。此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( )
A. N、P两处质点此刻位移为0
B. P、Q两处质点在该时刻的竖直高度差为10cm
C. M、Q连线中点处的质点是振动减弱点
D. 从该时刻起,经过二分之一周期,位于M点的质点到达平衡位置,此时位移为零
10. 如图,质量分别为和的金属棒a、b,垂直放在足够长的水平光滑导轨MNM'N'和PQP'Q'上,左右两部分导轨间距分别为0.5m和1m。磁感应强度大小均为,左侧方向竖直向下,右侧方向竖直向上。两金属棒的电阻均与长度成正比,不计导轨电阻。开始时b在M'P'位置,a在NQ位置,绕过足够远的光滑定滑轮的绝缘细线连接b和质量为的物块c,最初c距地面的高度。c由静止开始下落,落地后不反弹,c落地时a、b速率之比,c下落过程中,b棒上产生的焦耳热为20J。a、b运动过程中和导轨接触良好,。下列说法正确的是( )
A. 物块c落地时,a棒的速度大小为4m/s
B. 物块c落地后,b棒的最终速度大小为4m/s
C. 从c落地到a、b匀速运动过程中,a产生的热量为2J
D. c从开始运动到落地的过程中通过b棒的电荷量为0.4C
二、实验题(共14分,每空2分)
11. 某同学在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中,进行了如下操作:
A. 将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积为2mL
B. 向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉
C. 将1mL纯油酸加入酒精中,得到2×103mL的油酸酒精溶液
D. 把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积
E. 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓
F. 按照得到的数据,估算出油酸分子的直径
(1)上述操作正确的顺序是______ (填步骤前的字母);
(2)将描出油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,已知坐标纸中正方形小方格的边长为2cm, 则本次实验测得的油酸分子直径大小约为______ m (结果保留两位有效数字);
(3)若实验时痱子粉撒得太厚,会导致所测的分子直径______ (选填“偏大”或“偏小”);
(4)若已知纯油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,在测出油酸分子直径d 后,还可以继续测出阿伏加德罗常数N=______(用题中给出的物理量符号表示)。
12. 利用双缝干涉实验测光的波长,实验装置如图甲所示。
(1)已知单缝到双缝之间的距离是100mm,双缝到屏的距离为1.0m,双缝之间的距离为0.30mm,干涉图样如图乙所示,分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为1.234mm,在B位置时读数如图丙所示,为______mm,则该光的波长为______nm(计算结果保留三位有效数字)。
(2)某同学观察到图丁所示图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差。在这种情况下测出干涉条纹的间距,则波长的测量值______(选填“大于”、“小于”或“等于”)其实际值。
三、解答题(共3题,43分)
13. 一列横波沿x轴传播,如图所示,实线a为t=0时刻的波形曲线,虚线b为0.5s时的波形曲线,求:
(1)根据图像求出波的振幅和波长。
(2)若该列波向右传播且周期大于0.5s,则波速多大?
(3)若该列波波速为30m/s,求x=1m处的质点从t=0时刻开始计时的振动方程。
14. 如图所示,O点是半径为R的半圆形玻璃砖的圆心,P为底面上距O点R的一点,光线从P点以角射入玻璃砖。已知真空中的光速为c,不考虑光在玻璃内表面的反射。
(1)若玻璃砖的折射率,求光线射入玻璃砖时折射角的正弦值;
(2)若光线从圆形表面射出后恰与入射光平行,求光线在玻璃砖内传播的时间。
15. 如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=1m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用轻质细线连接的金属杆,质量分别为m1=0.1kg和m2=0.4kg,两杆垂直导轨放置,且两端始终与导轨接触良好,两杆的总电阻R=2Ω,两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直,在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,已知杆2能达到的最大速度为0.8m/s。重力加速度g取10m/s2,求:
(1)外力F的大小;
(2)细线烧断后,杆1的最大速度;
(3)两杆刚达到最大速度时,杆1上滑了0.8m,则从t=0时刻起到此刻经历的时间。
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资中二中高2025届第四学期五月月考试卷
时间:75分钟 满分100分
一、选择题(1-7题每题4分,只有一个选项正确;8-10多选,每题5分,选对5分,选对但不全得3分)
1. 我国正在建设中的高能同步辐射光源,发射的同步光覆盖红外线、可见光、紫外线、X射线等波段。与可见光相比,X射线( )
A. 在真空中的波长更长 B. 具有更强的穿透本领
C. 在真空中的传播速度更大 D. 同样能使人的眼睛产生视觉效应
【答案】B
【解析】
【详解】A.X射线比可见光的波长更短,故A错误;
B.具有更强的穿透本领,故B正确;
C.在真空中二者的传播速度相等,均等于光速,故C错误;
D.X射线不能使人的眼睛产生视觉效应,故D错误。
故选B。
2. 下列说法正确的是( )
A. 用手拉铁棒两端时,分子间只存在引力而不存在斥力
B. 在天宫空间站的梦天实验室中,扩散现象不可能发生
C. 花粉颗粒悬浮在液体中,颗粒越大撞击它的分子个数越多,布朗运动越明显
D. 两分子间距离变化时,存在分子势能增大而分子间的作用力减小的过程
【答案】D
【解析】
【详解】A.用手拉铁棒两端时,分子间同时存在引力和斥力,A错误;
B.扩散现象是分子做无规则运动产生的结果,与重力无关,因此在天宫空间站的梦天实验室中,扩散现象仍会产生,B错误;
C.花粉颗粒悬浮在液体中,颗粒越大撞击它的分子个数越多,越容易达到平衡,布朗运动越不明显,C错误;
D.当分子间的距离在平衡位置时,随两分子间距离增大,存在分子势能增大而分子间的作用力减小的过程,D正确。
故选D。
3. 如图所示,光滑U形金属导轨固定在水平面上,一根导体棒垂直静置于导轨上构成回路。将回路正上方的条形磁铁竖直向上抛出。在其运动到最高点的过程中,安培力对导体棒做功W,回路中产生的焦耳热为Q,导体棒获得的动能为,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 导体棒对轨道压力大于重力 B. 磁铁加速度为g
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.磁铁向上运动,根据“来拒去留”,导体棒有向上的运动趋势,故导体棒对轨道压力小于重力。根据牛顿第三定律,回路对磁铁反作用力向下,故磁铁加速度大于g,AB错误;
C.电磁感应现象中,导体棒克服安培力做功等于回路产生的焦耳热,C错误;
D.根据动能定理,安培力对导体棒做功等于合力做功,即等于导体棒动能的变化量,故
D正确。
故选D。
4. 如图甲所示,正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场,已知线圈匝数n=10,边长ab=1m,线圈总电阻r=1Ω,线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向,则下列有关线圈的电动势e、感应电流i、焦耳热Q以及ab边的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.0~1s内产生的感应电动势为
方向为逆时针;同理1~5s内产生的感应电动势为
方向为顺时针,故A错误;
B.0~1s内的感应电流大小为
方向为逆时针(负值),同理1~5s内的感应电流大小为
方向为顺时针(正值),故B错误;
C.ab边受到的安培力大小为
可知,0~1s内
方向向下;1~3s内
方向向上;3~5s内
方向向下,故C正确;
D.线圈产生的焦耳热为
0~1s内产生的热量为4J,1~5s内产生的热量为4J,故D错误。
故选C。
5. “舞龙贺新春”巡游活动中,“龙”上下摆动形成的波可看作沿x轴正方向传播的简谐波,某时刻的波形图如图所示,A、B、C、D为波形上的四点,下列说法正确的是( )
A. 此刻B、C振动的方向相反 B. B、C平衡位置间的距离为波长的一半
C. A、B能同时回到平衡位置 D. D的振动比B滞后半个周期
【答案】D
【解析】
【详解】A.波沿x轴正方向传播,由上下坡法确定,此刻B、C都沿y轴正方向振动,振动的方向相同,A错误;
B.由图可知,B、D两点的速度、位移总是大小相等,方向相反,因此B、D的平衡位置相差半个波长,所以B、C平衡位置间的距离小于波长的一半,B错误;
C.此刻A沿y轴负方向振动,B沿y轴正方向振动,两点的位移相同,因此A先回到平衡位置,C错误;
D.B、D平衡位置相差半个波长,波沿x轴正方向传播,因此D的振动比B滞后半个周期,D正确。
故选D。
6. 如图所示,在绝缘的光滑水平面上有一垂直水平面向下的匀强磁场分布在宽为s的区域内,磁感应强度为B。有一个边长为的正方形均匀导线框abce,以初速度垂直磁场边界进入磁场,当导线框的ce边刚进入磁场时线框速度为。已知线框的质量为m,下列说法正确的是( )
A. ab边刚进入磁场时,c、e间电压为
B. ce边刚进入磁场时,a、b间的电压为
C. ce边从进入磁场到离开磁场的过程中,线框动能的变化量为
D. ce边从进入磁场到离开磁场的过程中,线框动量减少量的大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.ab边刚进入磁场时,产生的感应电动势为
设线框的电阻为R,则ce边上的电压为
故A正确;
B.ce边刚进入磁场时,回路中电流为0,a、b间的电压为,故B错误;
CD.线框进入磁场时,安培力的冲量为
由于进入磁场与离开磁场的过程中,线框磁通量的变化大小相同,所以安培力的冲量大小相等;又根据动量定理有
所以ce边从进入磁场与离开磁场的过程,线框动量大小的减小量为,ce边离开磁场时速度变为零,ce边从进入磁场到离开磁场的过程中,线框动能的变化量为,故C错误、D正确。
故选AD。
7. 风力发电有清洁、可再生等优点,某风力发电厂输出有效值恒定的正弦式交变电流。如图所示为一理想变压器,其中两盏灯泡规格均为“10V,5W”,负载的阻值为40Ω,且原、副线圈匝数比为,当接入风力发电厂输出电压的电源时,两盏灯均正常发光。下列说法正确的是( )
A. 电流在1s时间内改变50次方向 B. 流经负载的电流大小为0.75A
C. 风力电厂输出电压的有效值为40V D. 变压器输出功率为40W
【答案】C
【解析】
【详解】A.交流电的频率为
所以在1s时间内方向要改变100次。故A错误;
B.设原线圈电压为,两盏灯均正常发光,则满足
解得
流经负载R的电流大小为
故B错误;
C.风力电厂输出电压的有效值为
故C正确;
D.变压器输出功率为
故D错误。
故选C。
8. 如图(a)所示,在匀强磁场中,一闭合矩形金属线圈可绕与磁感线垂直的中心轴OO',匀速转动,线圈两次以不同的转速转动产生的正弦式交变电动势图像如图(b)中图线甲、乙所示,则( )
A. 两次t=0时刻线圈平面均与磁场方向平行
B. 图线甲、乙对应的线圈转速之比为2:1
C. 将转轴移至与线圈ab边共线,则相同转速下交变电动势的峰值不变
D. 若线圈电阻为0.1Ω,则线圈电动势按图线乙规律变化时的发热功率为10W
【答案】BC
【解析】
【详解】A.两次t=0时刻,感应电动势均为零,通过线圈的磁通量最大,线圈平面均与磁场方向垂直,故A错误;
B.由图可知
,
根据
可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为
故B正确;
C.交变电动势的峰值为
可知将转轴移至与线圈ab边共线,则相同转速下交变电动势的峰值不变,故C正确;
D.由图可知
根据
可得
则
乙线圈感应电动势的有效值为
线圈电动势按图线乙规律变化时的发热功率为
故D错误。
故选BC。
9. 如图所示,是水平面上两列频率相同简谐波在某时刻的叠加情况。两列波振幅均为A=5cm,波的传播方向如箭头方向所示,实线与虚线分别表示波峰和波谷。此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( )
A. N、P两处质点此刻位移为0
B. P、Q两处质点在该时刻的竖直高度差为10cm
C. M、Q连线中点处的质点是振动减弱点
D. 从该时刻起,经过二分之一周期,位于M点的质点到达平衡位置,此时位移为零
【答案】AB
【解析】
【详解】A.N、P两处此刻是波峰和波谷相遇,所以N、P两处为振动减弱点,由于两列波的振幅相等,则N、P两处质点此刻位移为0,故A正确;
B.Q处此刻是波谷和波谷相遇,所以Q处为振动加强点,此刻Q处位移为,则P、Q两处质点在该时刻的竖直高度差为10cm,故B正确;
C.M处此刻是波峰和波峰相遇,所以M处为振动加强点,则M、Q连线中点处的质点是振动加强点,故C错误;
D.从该时刻起,经过二分之一周期,位于M点的质点到达波谷位置,位移为,故D错误。
故选AB。
10. 如图,质量分别为和的金属棒a、b,垂直放在足够长的水平光滑导轨MNM'N'和PQP'Q'上,左右两部分导轨间距分别为0.5m和1m。磁感应强度大小均为,左侧方向竖直向下,右侧方向竖直向上。两金属棒的电阻均与长度成正比,不计导轨电阻。开始时b在M'P'位置,a在NQ位置,绕过足够远的光滑定滑轮的绝缘细线连接b和质量为的物块c,最初c距地面的高度。c由静止开始下落,落地后不反弹,c落地时a、b速率之比,c下落过程中,b棒上产生的焦耳热为20J。a、b运动过程中和导轨接触良好,。下列说法正确的是( )
A. 物块c落地时,a棒的速度大小为4m/s
B. 物块c落地后,b棒的最终速度大小为4m/s
C. 从c落地到a、b匀速运动过程中,a产生的热量为2J
D. c从开始运动到落地的过程中通过b棒的电荷量为0.4C
【答案】CD
【解析】
【详解】A.金属棒a、b的有效长度分别为L和2L,电阻分别为R和2R,金属棒a、b串联,在任何时刻电流均相等,b棒上产生的焦耳热,根据焦耳定律
得a棒上产生的焦耳热为
根据能量守恒定律有
由题意可知
解得物块c落地时a、b的速度为
,
A错误;
B.物块c落地后,a棒向左做加速运动,b棒向右做减速运动,两棒最终匀速运动时电路中电流为零,即两棒切割磁感线产生的感应电动势大小相等,则
得
对两棒分别应用动量定理,有
解得
,
B错误;
C.根据能量守恒定律,从物块c落地到a、b匀速运动过程中系统产生的热量为
又
解得
C正确;
D.对a,由动量定理有
又
解得
a与b串联,相同时间通过的电量相等,所以从b开始运动到c落地过程中通过b棒的电荷量为,D正确。
故选CD。
二、实验题(共14分,每空2分)
11. 某同学在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中,进行了如下操作:
A. 将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积为2mL
B. 向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉
C. 将1mL纯油酸加入酒精中,得到2×103mL的油酸酒精溶液
D. 把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积
E. 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓
F. 按照得到的数据,估算出油酸分子的直径
(1)上述操作正确的顺序是______ (填步骤前的字母);
(2)将描出油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,已知坐标纸中正方形小方格的边长为2cm, 则本次实验测得的油酸分子直径大小约为______ m (结果保留两位有效数字);
(3)若实验时痱子粉撒得太厚,会导致所测的分子直径______ (选填“偏大”或“偏小”);
(4)若已知纯油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,在测出油酸分子直径d 后,还可以继续测出阿伏加德罗常数N=______(用题中给出的物理量符号表示)。
【答案】(1)CABEDF
(2)
(3)偏大 (4)
【解析】
【小问1详解】
用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中,操作正确的顺序是:将1mL纯油酸加入酒精中,得到2×103mL的油酸酒精溶液;将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积为2m;向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉;把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓;把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积;按照得到的数据,估算出油酸分子的直径。故操作正确的顺序是CABEDF。
【小问2详解】
图中油膜中大约有个小方格,则油膜面积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
则本次实验测得的油酸分子直径大小约为
【小问3详解】
若实验时痱子粉撒得太厚,则油膜面积测量值比单层分子油膜面积真实值偏小,根据
可知会导致所测的分子直径偏大。
【小问4详解】
纯油酸的摩尔体积为
一个油酸分子的体积为
则阿伏加德罗常数为
12. 利用双缝干涉实验测光的波长,实验装置如图甲所示。
(1)已知单缝到双缝之间的距离是100mm,双缝到屏的距离为1.0m,双缝之间的距离为0.30mm,干涉图样如图乙所示,分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为1.234mm,在B位置时读数如图丙所示,为______mm,则该光的波长为______nm(计算结果保留三位有效数字)。
(2)某同学观察到图丁所示图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差。在这种情况下测出干涉条纹的间距,则波长的测量值______(选填“大于”、“小于”或“等于”)其实际值。
【答案】(1) ①. 14.539##14.538 ②. 665
(2)大于
【解析】
【小问1详解】
[1]螺旋测微器的精确值为,由图丙可知B位置时读数
[2]相邻条纹间距为
根据
可得该光的波长为
【小问2详解】
测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,实际值
故可知测量值大于实际值;由
可知波长的测量值大于其实际值。
三、解答题(共3题,43分)
13. 一列横波沿x轴传播,如图所示,实线a为t=0时刻的波形曲线,虚线b为0.5s时的波形曲线,求:
(1)根据图像求出波的振幅和波长。
(2)若该列波向右传播且周期大于0.5s,则波速多大?
(3)若该列波波速为30m/s,求x=1m处的质点从t=0时刻开始计时的振动方程。
【答案】(1)2cm,4m;(2)2m/s;(3)
【解析】
【详解】(1)由图可知,该波振幅
A=2cm
波长
(2)该波向右传播且T>0.5s,结合波形图可知,该波向右传播的距离为
则波速
(3)若波速为30m/s,则0.5s内传播的距离
可知波的传播方向向x轴负方向;波速为30m/s时,则波的周期为
x=1m处的质点从t=0时刻向y轴负方向振动,从t=0时刻开始计时的振动方程为
14. 如图所示,O点是半径为R的半圆形玻璃砖的圆心,P为底面上距O点R的一点,光线从P点以角射入玻璃砖。已知真空中的光速为c,不考虑光在玻璃内表面的反射。
(1)若玻璃砖的折射率,求光线射入玻璃砖时折射角的正弦值;
(2)若光线从圆形表面射出后恰与入射光平行,求光线在玻璃砖内传播的时间。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据,可得
(2)作出光路图,如图所示
根据
其中根据几何关系可知
则
则
可得
光在玻璃砖内的传播路程为
则光在玻璃砖内的传播时间为
15. 如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=1m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用轻质细线连接的金属杆,质量分别为m1=0.1kg和m2=0.4kg,两杆垂直导轨放置,且两端始终与导轨接触良好,两杆的总电阻R=2Ω,两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直,在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,已知杆2能达到的最大速度为0.8m/s。重力加速度g取10m/s2,求:
(1)外力F的大小;
(2)细线烧断后,杆1的最大速度;
(3)两杆刚达到最大速度时,杆1上滑了0.8m,则从t=0时刻起到此刻经历的时间。
【答案】(1)2.5N;(2)3.2m/s;(3)0.41s
【解析】
【详解】(1)两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止,则有
解得
(2)细线烧断后系统合外力为零,系统动量守恒,则
解得
(3)系统动量守恒有
则
即
解得
对棒2由动量定理得
其中
解得
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