内容正文:
高二期中考试物理
全卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答,写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑;非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答;字体工整,笔迹清楚。
4.考试结束后,请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容:必修第一~三册,选择性必修第二册,选择性必修第一册第一~三章。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 关于传感器,下列说法正确的是( )
A. 电饭锅是温度传感器 B. 指纹机是压力传感器
C. 遥控器是温度传感器 D. 体温枪是光电传感器
【答案】AB
【解析】
【详解】A.电饭锅中使用的是温度传感器,故A正确;
B.指纹机是压力传感器,故B正确;
C.遥控器红外线传感器,故C错误;
D.体温枪是温度传感器,故D错误。
故选AB。
2. 如图所示,图甲为振荡电路,通过点的电流如图乙所示,规定通过点向左的电流方向为正方向,下列说法正确的是( )
A. 在第1s末,线圈中的磁场能最小 B. 在第1.5s末,电容器的电场能最大
C. 0~1s电容器正在充电,上极板带正电 D. 1~1.5s电容器正在放电,上极板带正电
【答案】A
【解析】
【详解】AC.0.5~1s,电流为正,且正在减小,即电流为逆时针方向减小,说明电容器正在充电,电流方向为正电荷的运动方向,所以上极板带负电。在第1s末,电流最小,而线圈中的磁场能与电流同步变化,则在第1s末,线圈中的磁场能最小,故A正确、C错误;
BD.1~1.5s,电流为负,且正在增加,即电流为顺时针方向增加,说明电容器正在放电,电流方向为正电荷的运动方向,所以上极板带负电。在第1.5s末,电流最大,电流的变化率为零,电容器的带电荷量为零,电容器电场能最小,故BD错误。
故选A。
3. 质量为m的物体在运动过程中,某时刻的动量大小为p,该时刻的动能大小为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据
可得
故选C。
4. 将质量为m=100g的小球以一定的初速度竖直向上抛出,小球在向上运动的过程中,其速度的平方随位移的变化规律如图所示,g取10m/s2,小球向上运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球的初速度大小为7.5m/s
B. 小球所受的阻力大小为0.25N
C. 小球重力的冲量大小为4N·s
D. 小球机械能的减小量为1.25J
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据速度与位移的关系有
则有
结合图像可知
解得,故A错误;
B.结合上述有
解得
根据牛顿第二定律有
解得f=0.25N,故B正确;
C.结合上述,利用逆向思维,根据速度公式有
则重力的冲量大小
解得I=0.4N·s,故C错误;
D.根据功能关系可知,小球机械能的减小量为
结合上述解得小球机械能的减小量为0.25J,故D错误。
故选B。
5. 回复力是根据作用效果命名的,它不是一种单独性质的力,其作用是使物体回到平衡位置。关于简谐运动的回复力和能量、阻尼振动,下列说法正确的是( )
A. 简谐运动的回复力可以是恒力,也可以是大小不变而方向改变的力
B. 弹簧振子做简谐运动时位移越大振动能量也越大
C. 单摆做简谐运动过程中的回复力是单摆受到重力沿圆弧切线方向的分力
D. 物体做阻尼振动时,随着振幅的减小,频率也不断减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.简谐运动的回复力与质点偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,大小和方向都在改变,故A错误;
B.弹簧振子做简谐运动时,振动能量等于任意时刻振子的动能、重力势能和弹性势能之和,根据机械能守恒可知,总能量是守恒的,且总能量等于在平衡位置时振子的动能,位移变大,振动能量不变,故B错误;
C.在单摆运动中并不是合外力提供回复力,只是沿切线方向上的合力提供回复力,半径方向上的合力提供向心力,故C正确;
D.由于阻尼作用能量转化,振幅减小,但由于振动的等时性,周期、频率不改变,故D错误。
故选C。
6. 如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图,内阻为0.5Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表,用电器的电阻R恒定为9.5Ω,则( )
A. 发电机产生电动势的最大值为220V,电动势的有效值是110V
B. 电流表的示数为11A,电压表的示数为110V
C. 发电机的输出功率为1100W
D. 在时,穿过线圈的磁通量变化率为零
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图乙可知,发电机产生电动势的最大值为
电动势的有效值是
故A错误;
B.电流表的示数为
电压表测量的是用电器两端的电压,示数为
故B错误;
C.发电机输出功率
故C错误;
D.在时刻,由题图乙可知此时的电动势为零,感应电动势与磁通量的变化率成正比,该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,两平行板电容器A、B的上极板均带正电,通过导线相连,两电容器下极板接地,平行板电容器A中静止一带电微粒,下列说法正确的是( )
A. 电容器A两极板错开一些,微粒将向上运动
B. 电容器A两极板错开一些,电容器B上的电荷量不变
C. 电容器A两极板距离增大,电容器B电压减小
D. 电容器A两极板距离减小,微粒将向下运动
【答案】A
【解析】
【详解】AB.电容器A两极板错开一些,根据可知电容器A的电容减小,设电容器A的电荷量不变,根据可知,电容器A两端电压变大(大于电容器B两端电压),则电容器A将对电容器B进行充电,使得电容器B的电荷量增加,电容器A的电荷量减小,再次稳定时,电容器A、B两端电压相等,由于电容器B的电荷量增加,电容器B的电容不变,则电容器A、B两端电压增大,根据可知,电容器A中场强变大,则微粒受到的电场力变大,微粒将向上运动,故A正确,B错误;
C.电容器A两极板距离增大,根据可知电容器A的电容减小,设电容器A的电荷量不变,根据可知,电容器A两端电压变大(大于电容器B两端电压),则电容器A将对电容器B进行充电,使得电容器B的电荷量增加,再次稳定时,电容器A、B两端电压相等,由于电容器B的电荷量增加,电容器B的电容不变,则电容器A、B两端电压增大,故C错误;
D.电容器A两极板距离减小,根据可知电容器A的电容增大,设电容器A的电荷量不变,根据可知,电容器A两端电压变小(小于电容器B两端电压),则电容器B将对电容器A进行充电,使得电容器B的电荷量减小,电容器A的电荷量增加,根据
可知电容器A中场强变大,则微粒受到的电场力变大,微粒将向上运动,故D错误。
故选A。
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8. 电磁灶(又叫电磁炉)的基本结构图如图甲所示,利用电磁感应产生涡流的原理对食物进行加热,利用涡流现象来冶炼钢铁的炼钢炉装置如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 电磁灶的加热原理先是电能变成磁能,然后产生涡流最后产生焦耳热
B. 铁质锅换成铜、铝锅,其加热效果与铁质锅一样
C. 炼钢炉通上恒定电流也可以冶炼钢铁
D. 炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同,结构也类似
【答案】AD
【解析】
【详解】A.电磁灶的加热原理是变化电流产生变化磁场,然后产生涡流最后产生焦耳热,A正确;
B.由于铜、铝的电阻比较小,在电磁感应中不能满足需要的发热功率,故铁质锅不能换成铜、铝锅,加热效果不同,B错误;
C.炼钢炉通上恒定电流产生的磁场是恒定磁场,通过钢铁的磁通量不变,不会产生涡流即感应电流,则不能冶炼钢铁,C错误;
D.炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同,都是电磁感应现象,结构也类似,都是铁质金属整体能产生涡流的结构装置,D正确。
故选AD
9. 在光滑绝缘水平面上有如图所示两部分的磁场区域Ⅰ和Ⅱ(俯视),分别存在着垂直纸面向里和垂直纸面向外的宽度均为L的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。边长为L的正方形单匝金属线框在水平向右的拉力F的作用下(图中未画出)以初速度进入,且能保持全过程匀速穿过磁场区域。已知线框的电阻为R,则在整个过程中( )
A. 线框受到水平拉力的最大值为
B. 线框受到水平拉力的最大值为
C. 线框产生的焦耳热
D. 线框产生的焦耳热
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.全过程中线框受到水平拉力的最大值为
,,
整理得
选项A正确,B错误;
CD.从线框右边框刚进入磁场Ⅰ到右边框刚进入磁场Ⅱ线框产生的焦耳热为
从线框右边框刚进入磁场Ⅱ到右边框刚要离开磁场Ⅱ线框产生的焦耳热为
从线框右边框刚要离开磁场Ⅱ到线框左边框离开磁场Ⅱ线框产生的焦耳热为
全过程中线框产生的焦耳热
选项C错误,D正确。
故选AD。
10. 天琴计划是以中国为主导的国际空间引力波探测计划,根据该计划,2035年前后,在地球上方构成边长约为17万公里的等边三角形星座,如图所示,在太空中建成一个探测引力波的天文台。已知三颗星体之间的距离为L,地球表面的重力加速度为g,地球的半径为R,万有引力常量为G,忽略三个星体A、B、C之间的作用力。则下列说法正确的是( )
A. 卫星C距离地面的高度为
B. 卫星A的周期为
C. 地球的密度为
D. 卫星B环绕地球的线速度为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据几何关系可知,卫星C距离地面的高度为,故A错误;
C.在地球表面有
又
联立解得地球的密度为,故C正确;
BD.根据对称性可知三个星体A、B、C的周期与线速度大小均相等,以其中一颗星体为对象,根据牛顿第二定律可得
其中,联立解得,,故B正确,D错误。
故选BC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分.
11. 如图甲为用单摆测重力加速度的实验装置,在实验中用最小刻度为的刻度尺测摆长,测量情况如图乙所示。
(1)下列说法正确的有_________。(填字母)
A.测摆长时,摆线应接好摆球,使摆球处于自然下垂状态
B.摆长等于摆线的长度加上摆球的直径
C.测单摆的周期时,应从摆球经过最高点速度为0时开始计时
D.如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球,应选用木球作摆球
(2)为悬挂点,从图乙可知单摆的摆长为_________m。
(3)若用表示单摆的摆长,表示单摆振动周期,可求出当地重力加速度大小_________。
(4)若把该单摆放在月球上,则其摆动周期_________(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. A ②. ③. ④. 变大
【解析】
【详解】(1)[1]A.测摆长时摆线应接好摆球,使摆球处于自然下垂状态,否则,摆长的测量不准确,A正确;
B.摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,B错误;
C.当摆球经过平衡位置时开始计时,测多次全振动所用时间后求出周期的平均值,C错误;
D.摆球选择质量大一些、体积小一些的小球,如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球,应选用铜球作摆球,D错误。
故选A。
(2)[2]从悬点到球心的距离即为摆长,刻度尺的分度值为1mm,读数时需要估读到分度值的下一位,可得
(3)[3]若用表示单摆的摆长,表示单摆振动周期,由单摆的周期公式
可求出当地重力加速度大小
(4)[4]由于月球上的重力加速度较小,所以将单摆放在月球上时,其摆动周期变大。
12. 某实验小组为描绘小灯泡L的伏安特性曲线,准备了以下器材:
A.小灯泡L:额定电压,额定电流
B.电流表A1:量程,内阻约为
C.电流表A2:量程100mA,内阻为
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器:最大阻值,最大电流
G.滑动变阻器:最大阻值,最大电流1A
H.电源E(电动势,内阻约)
I.开关S,导线若干
(1)实验中滑动变阻器应选用___________(填“”或“”);定值电阻应选用___________(填“”或“”)。
(2)实验为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线,该小组同学设计好实验电路图后已经连好了部分导线,如图甲,请用笔画线代替导线将实物图连线补充完整___________。
(3)多次测量,描绘出图像如图乙所示,其中为电流表A1的读数,为电流表A2的读数。由图线可知,灯泡两端电压为和时灯泡电阻阻值之比为___________。
【答案】 ①. ②. ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压应从0开始,因此滑动变阻器应采用分压接法,而为了方便调节应选阻值较小的滑动变阻器“”;
[2]所给仪器中缺少电压表,因此需要用已知内阻的小量程电流表串联定值电阻进行电压表的改装,而电源电压为,因此所改装的电压表的量程要与电源电压相近,则电流表应与定值电阻“”串联改装成电压表,改装后的量程为
能保证测量的精度。
(2)[3]滑动变阻器为分压式接法,而分压式接法为“一上两下”,另电流表应选择外接,使改装后的电压表分流,用电流表的示数与电流表的示数做差可得到通过小灯泡的电流,且这样所测通过小灯泡的电流无误差,电路连接图如图所示
(3)[4]当灯泡两端电压值为
可得
由图乙可知,通过灯泡的电流为,当当灯泡两端电压值为
可得
由图乙可知,通过灯泡的电流为,根据
可得灯泡电阻阻值之比为。
13. 如图所示,、是两个同向的相干波源,相距4m,激起两列相干波的波长均为λ=2m,为圆心,在圆周上,则:
(1)根据某点振动加强或减弱的条件写出该点到两波源的距离之差与波长λ的关系;
(2)整个圆周上共有几处振动减弱的点。
【答案】(1)见详解;(2)共有8处振动减弱的点
【解析】
【详解】(1)两列相干波在空间内会发生稳定的干涉现象,某点振动加强或减弱由两波源到该点的距离差及波长决定。当距离差
振动加强。当距离差
振动减弱。
(2)如图所示,设圆周上某点P振动减弱,由干涉条件得
而,,的范围为0~8m,分别代入后可得整个圆周上共有8处振动减弱的点。
14. 如图所示,平面直角坐标系xOy位于光滑绝缘水平面上,第一象限内有竖直向上匀强磁场,磁感应强度的大小为B,第二象限内有平行x轴正方向的匀强电场。质量为m、不带电的小球N静止在y轴上的点,质量为2m、带电量为的小球M,从点在电场力作用下从静止开始运动,运动到点时与小球N发生弹性正碰,碰后两小球各带+q的电荷量,小球N在磁场中运动后从点离开磁场,两小球均可视为质点,不考虑两小球间静电力的作用。求:
(1)碰后小球N的速度大小;
(2)小球M从静止开始到出磁场运动的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
碰后小球匀强磁场中做匀速圆周运动,其轨迹如图所示
据几何关系可得
解得
由洛伦兹力提供向心力可得
解得
【小问2详解】
设碰前瞬间小球速度,对碰撞过程动量守恒和机械能守恒,可得
解得
小球在磁场中做圆周运动,有
解得
可得小球在磁场中运动的时间为
小球在磁场中运动的周期为
又有
联立解得
在电场中由运动学知识有
故小球M从静止开始到出磁场运动的时间为
15. 如图所示,内壁光滑的轨道AB是按照某一平抛运动轨迹的抛物线形状制作而成,固定安装在竖直平面内,入口A点的切线水平,出口B点的切线与水平方向的夹角为θ=53°.质量为m的小球(视为质点)从A点由静止释放,沿着抛物线轨道第一次下滑到B点时的动能为,半径为r的光滑半圆轨道PA固定安装在竖直平面内,在A点与抛物线轨道平滑对接,P是半圆轨道的最高点,重新让小球从P点由静止释放,沿着半圆轨道刚到达A点时受到竖直向上的支持力为,小球继续向下运动,在第二次到达B点的过程中与轨道始终不接触,小球的直径略小于两种轨道的内径,重力加速度取,轨道内径不计,求:
(1)小球的质量m和A、B两点的高度差h;
(2)半圆轨道的半径r以及小球第二次到达B点时重力的功率P。
【答案】(1);
(2);
【解析】
【小问1详解】
小球从A点到B点过程中,机械能守恒有
在A点时由牛顿第二定律有
联立解得
小球第一次从A到B过程,由动能定理可得
代入数据解得
【小问2详解】
小球第二次从A到B过程做平抛运动,由平抛知识有,,
代入数据解得
在A点由牛顿第二定律有
联立解得
由瞬时功率可知小球第二次到达B点时重力的功率为
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高二期中考试物理
全卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答,写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑;非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答;字体工整,笔迹清楚。
4.考试结束后,请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容:必修第一~三册,选择性必修第二册,选择性必修第一册第一~三章。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 关于传感器,下列说法正确的是( )
A. 电饭锅是温度传感器 B. 指纹机是压力传感器
C. 遥控器是温度传感器 D. 体温枪是光电传感器
2. 如图所示,图甲为振荡电路,通过点电流如图乙所示,规定通过点向左的电流方向为正方向,下列说法正确的是( )
A. 在第1s末,线圈中磁场能最小 B. 在第1.5s末,电容器的电场能最大
C. 0~1s电容器正在充电,上极板带正电 D. 1~1.5s电容器正在放电,上极板带正电
3. 质量为m的物体在运动过程中,某时刻的动量大小为p,该时刻的动能大小为,则( )
A. B. C. D.
4. 将质量为m=100g的小球以一定的初速度竖直向上抛出,小球在向上运动的过程中,其速度的平方随位移的变化规律如图所示,g取10m/s2,小球向上运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球的初速度大小为7.5m/s
B. 小球所受的阻力大小为0.25N
C. 小球重力的冲量大小为4N·s
D. 小球机械能的减小量为1.25J
5. 回复力是根据作用效果命名的,它不是一种单独性质的力,其作用是使物体回到平衡位置。关于简谐运动的回复力和能量、阻尼振动,下列说法正确的是( )
A. 简谐运动的回复力可以是恒力,也可以是大小不变而方向改变的力
B. 弹簧振子做简谐运动时位移越大振动能量也越大
C. 单摆做简谐运动过程中的回复力是单摆受到重力沿圆弧切线方向的分力
D. 物体做阻尼振动时,随着振幅的减小,频率也不断减小
6. 如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图,内阻为0.5Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表,用电器的电阻R恒定为9.5Ω,则( )
A. 发电机产生电动势的最大值为220V,电动势的有效值是110V
B. 电流表的示数为11A,电压表的示数为110V
C. 发电机的输出功率为1100W
D. 在时,穿过线圈的磁通量变化率为零
7. 如图所示,两平行板电容器A、B的上极板均带正电,通过导线相连,两电容器下极板接地,平行板电容器A中静止一带电微粒,下列说法正确的是( )
A. 电容器A两极板错开一些,微粒将向上运动
B. 电容器A两极板错开一些,电容器B上的电荷量不变
C. 电容器A两极板距离增大,电容器B电压减小
D. 电容器A两极板距离减小,微粒将向下运动
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8. 电磁灶(又叫电磁炉)的基本结构图如图甲所示,利用电磁感应产生涡流的原理对食物进行加热,利用涡流现象来冶炼钢铁的炼钢炉装置如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 电磁灶的加热原理先是电能变成磁能,然后产生涡流最后产生焦耳热
B. 铁质锅换成铜、铝锅,其加热效果与铁质锅一样
C 炼钢炉通上恒定电流也可以冶炼钢铁
D. 炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同,结构也类似
9. 在光滑绝缘水平面上有如图所示两部分的磁场区域Ⅰ和Ⅱ(俯视),分别存在着垂直纸面向里和垂直纸面向外的宽度均为L的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。边长为L的正方形单匝金属线框在水平向右的拉力F的作用下(图中未画出)以初速度进入,且能保持全过程匀速穿过磁场区域。已知线框的电阻为R,则在整个过程中( )
A. 线框受到水平拉力最大值为
B. 线框受到水平拉力的最大值为
C. 线框产生的焦耳热
D. 线框产生的焦耳热
10. 天琴计划是以中国为主导的国际空间引力波探测计划,根据该计划,2035年前后,在地球上方构成边长约为17万公里的等边三角形星座,如图所示,在太空中建成一个探测引力波的天文台。已知三颗星体之间的距离为L,地球表面的重力加速度为g,地球的半径为R,万有引力常量为G,忽略三个星体A、B、C之间的作用力。则下列说法正确的是( )
A. 卫星C距离地面的高度为
B. 卫星A的周期为
C. 地球的密度为
D. 卫星B环绕地球的线速度为
三、非选择题:本题共5小题,共54分.
11. 如图甲为用单摆测重力加速度的实验装置,在实验中用最小刻度为的刻度尺测摆长,测量情况如图乙所示。
(1)下列说法正确的有_________。(填字母)
A.测摆长时,摆线应接好摆球,使摆球处于自然下垂状态
B.摆长等于摆线的长度加上摆球的直径
C.测单摆的周期时,应从摆球经过最高点速度为0时开始计时
D.如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球,应选用木球作摆球
(2)为悬挂点,从图乙可知单摆的摆长为_________m。
(3)若用表示单摆的摆长,表示单摆振动周期,可求出当地重力加速度大小_________。
(4)若把该单摆放在月球上,则其摆动周期_________(填“变大”“变小”或“不变”)。
12. 某实验小组为描绘小灯泡L的伏安特性曲线,准备了以下器材:
A.小灯泡L:额定电压,额定电流
B.电流表A1:量程,内阻约为
C.电流表A2:量程100mA,内阻为
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器:最大阻值,最大电流
G.滑动变阻器:最大阻值,最大电流1A
H.电源E(电动势,内阻约)
I.开关S,导线若干
(1)实验中滑动变阻器应选用___________(填“”或“”);定值电阻应选用___________(填“”或“”)。
(2)实验为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线,该小组同学设计好实验电路图后已经连好了部分导线,如图甲,请用笔画线代替导线将实物图连线补充完整___________。
(3)多次测量,描绘出图像如图乙所示,其中为电流表A1的读数,为电流表A2的读数。由图线可知,灯泡两端电压为和时灯泡电阻阻值之比为___________。
13. 如图所示,、是两个同向的相干波源,相距4m,激起两列相干波的波长均为λ=2m,为圆心,在圆周上,则:
(1)根据某点振动加强或减弱的条件写出该点到两波源的距离之差与波长λ的关系;
(2)整个圆周上共有几处振动减弱的点。
14. 如图所示,平面直角坐标系xOy位于光滑绝缘水平面上,第一象限内有竖直向上匀强磁场,磁感应强度的大小为B,第二象限内有平行x轴正方向的匀强电场。质量为m、不带电的小球N静止在y轴上的点,质量为2m、带电量为的小球M,从点在电场力作用下从静止开始运动,运动到点时与小球N发生弹性正碰,碰后两小球各带+q的电荷量,小球N在磁场中运动后从点离开磁场,两小球均可视为质点,不考虑两小球间静电力的作用。求:
(1)碰后小球N的速度大小;
(2)小球M从静止开始到出磁场运动的时间。
15. 如图所示,内壁光滑轨道AB是按照某一平抛运动轨迹的抛物线形状制作而成,固定安装在竖直平面内,入口A点的切线水平,出口B点的切线与水平方向的夹角为θ=53°.质量为m的小球(视为质点)从A点由静止释放,沿着抛物线轨道第一次下滑到B点时的动能为,半径为r的光滑半圆轨道PA固定安装在竖直平面内,在A点与抛物线轨道平滑对接,P是半圆轨道的最高点,重新让小球从P点由静止释放,沿着半圆轨道刚到达A点时受到竖直向上的支持力为,小球继续向下运动,在第二次到达B点的过程中与轨道始终不接触,小球的直径略小于两种轨道的内径,重力加速度取,轨道内径不计,求:
(1)小球的质量m和A、B两点的高度差h;
(2)半圆轨道的半径r以及小球第二次到达B点时重力的功率P。
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