内容正文:
河南省信阳高级中学新校(贤岭校区)、老校(文化街校区)
2024-2025学年高三下期三模测试(B)
物理试题
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分,每题只有一个正确选项。)
1. 有关下列四幅图的描述,正确的是( )
A. 图甲中,线圈顺时针匀速转动,电路中A、B发光二极管不会交替发光
B. 图乙中,强相互作用可以存在于各种核子之间,作用范围只有约10−10 m
C. 图丙中,磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动,是利用了电磁驱动的原理
D. 图丁中,自由电荷为负电荷的霍尔元件(电流和磁场方向如图所示)的N侧电势高
【答案】A
【解析】
【详解】A.图甲中,由于线圈外接换向器,使线圈中的交流电整合为直流电,电流的方向不变,A、B发光二极管不会交替发光,A正确;
B.强相互作用作用范围约为10−15 m(原子核尺度),并非10−10 m,B错误。
C.磁电式仪表中铝框的作用是利用“涡流(电磁)阻尼”使指针快速停摆,而非“电磁驱动”,C错误。
D.根据左手定则可知,自由电荷向N侧偏转,由于自由电荷为负电荷,N侧的电势较低,D错误。
故选A。
2. 节气是指二十四个时节和气候,是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法,早在《淮南子》中就有记载。现行二十四节气划分是以地球和太阳的连线每扫过定为一个节气。如图所示为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图,其中冬至时地球在近日点附近。根据下图,则( )
A. 芒种到夏至的时间间隔比大雪到冬至的长
B. 立夏时地球的公转速度比谷雨时大
C. 夏至时地球受太阳的引力比冬至大
D. 由地球的公转周期可求出地球的质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.芒种到夏至和大雪到冬至均转过15°,因前者在远地点附近,角速度较小,后者在近日点附近,角速度较大,由可知芒种到夏至的时间间隔比大雪到冬至的长,故A正确;
B.从谷雨到立夏做离心运动,线速度的大小逐渐减小,则立夏时地球的公转速度比谷雨时小,故B错误;
C.因夏至时地球离太阳的距离更大,由可知夏至时地球受太阳的引力比冬至小,故C错误;
D.由可知,由地球的公转周期和半长轴可以求出太阳的质量,地球作为环绕天体无法求出其质量,故D错误。
故选A。
3. 杭州宇树科技携旗下机器人H1惊艳亮相2025年央视春晚。十几个人形机器人动作精准流畅,机械臂灵活挥舞着手帕,舞步充满科技感。其中有一个经典的动作是竖直上抛手绢,机械臂顶着手绢竖直向上运动一段距离后,手绢以4m/s的速度离开机械臂,然后在牵引绳的作用下,匀减速上升0.4m后落回。已知手绢的质量是0.2kg,重力加速度g取,不计空气阻力,在手绢匀减速上升的过程中( )
A. 牵引绳拉力大小为4N
B. 牵引绳拉力大小为0N
C. 克服牵引绳拉力的平均功率为8W
D. 克服牵引绳拉力的平均功率为4W
【答案】D
【解析】
【详解】AB.上升过程,由动能定理,有
解得牵引绳拉力大小为,故AB均错误;
CD.上升为匀减速过程,克服牵引绳拉力的平均功率为,故C错误,D正确。
故选D。
4. 同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接,如图甲所示.导线PQ中通有正弦交流电流i,i的变化如图乙所示,规定从Q到P为电流的正方向,则在1~2s内
A. M板带正电,且电荷量增加
B. M板带正电,且电荷量减小
C. M板带负电,且电荷量增加
D. M板带负电,且电荷量减小
【答案】A
【解析】
【详解】在1~2s内,穿过金属圆环的磁场垂直于纸面向里,磁感应强度变小,穿过金属圆环的磁通量变小,磁通量的变化率变大,假设环闭合,由楞次定律可知感应电流磁场与原磁场方向相同,即感应电流磁场方向垂直于纸面向里,然后由安培定则可知感应电流沿顺时针方向,由法拉第电磁感应定律可知感应电动势增大,由此可知上极M板电势高,带正电,电荷量增加,故A正确,B、C、D错误;
故选A.
5. 如图甲所示,倾角为、长为2l的斜面AC,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=l。质量为m的小物体由A处静止释放,到C点恰好停下,BC段动摩擦因数自上而下逐渐增大,具体变化如图乙所示,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 动摩擦因数最大值μm=2tan
B. 小物块的最大速度为
C. 重力在AB、BC两段路面上做功不相等
D. 重力在AB段中间时刻瞬时功率等于在BC段中间时刻瞬时功率
【答案】B
【解析】
【详解】A.从A处静止释放,到C点恰好停下,根据动能定理可得
由图乙可知
联立解得
故A错误;
B.当摩擦力等于重力沿斜面向下的分力时,小物块的速度达到最大,此时有
解得
由图乙可知,此时小物块在BC段下滑的距离为,则从从A处静止释放到最大速度过程,根据动能定理可得
其中
解得最大速度为
故B正确;
C.由于AB、BC两段路面的长度相同,对应的高度相同,根据
可知重力在AB、BC两段路面上做功相等,故C错误;
D.设小物块在B点的速度为,小物块在AB段做匀加速直线运动,则AB中间时刻速度为
则重力在AB段中间时刻瞬时功率
小物块在BC段不是做匀变速直线运动,所以BC段中间时刻速度
则重力在BC段中间时刻瞬时功率
故D错误。
故选B。
6. 均匀带电半球壳在球心O处的电场强度大小为,现截去左边一小部分,截取面与底面的夹角为,剩余部分在球心O处的电场强度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据对称性,表面积较小的这部分球面上的电荷产生的电场在O处的电场强度E一定沿着角的角平分线向右下方,同理,表面积较大的部分球面上的电荷产生的电场在O处的电场强度一定沿着角的角平分线向左下方,两部分球面产生的电场在O点处的电场强度一定相互垂直,而均匀带电的半球壳的场强大小为,同理可以分析其场强方向,画出矢量图,如图所示
则剩余部分的电场强度大小为
故选B。
7. 如图所示,在光滑绝缘水平面上,三个完全相同带正电的小球A、B、C,通过不可伸长的绝缘细线a、b、c连接成正三角形,小球均处于静止状态,细线被拉直。剪断细线a,小球开始运动。则( )
A. 剪断a前,a中张力大于B、C间的库仑力
B. 剪断a瞬间,细线b、c中张力均变大
C. 三个球运动至一直线时,整个系统电势能最大
D. 球A经过B、C初始位置连线中点时的速度最大
【答案】B
【解析】
【详解】A.由受力分析可知,剪断前,中的张力等于、间的库仑力,中的张力等于、间的库仑力,A错误;
B.剪断瞬间,对B分析,受A对B的斥力、C对B的斥力以及细线c的拉力,则此时c的拉力
同理可知b中张力也变大,即剪断a瞬间,细线b、c中张力均变大,B正确;
C.系统初始时静止,剪断后开始运动,动能增加,电势能减小,所以电势能最大时是初始静止状态,C错误;
D.当三个小球在同一直线上时,动能最大,电势能最小,但此时B、C小球已经离开了初始位置,D错误。
故选B。
二、多选题(每小题6分,共18分,每题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选不全得3分,有选错的得0分。)
8. 一列简谐横波沿轴传播,时刻的波形如图所示。已知从计时开始,处的质点第1次到达波峰的时刻比处的质点第1次回到平衡位置的时刻滞后了。关于该简谐波,下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播
B. 波速
C. 时,处的质点沿轴负方向运动
D. 处质点的振动方程为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.处处对于x=6m处对称,根据简谐波传播规律,t=0时刻,两点位移相同,又处的质点第1次到达波峰的时刻比处的质点第1次回到平衡位置的时刻滞后了,故该波沿x轴的负方向传播,故A错误;
B.若设该波的振动周期为T,则根据波的传播规律,
则x=5m处回到平衡位置的比x=7m处晚
故
代入数据可得
故
故B正确;
C.据前分析可得,则t=8s时,x=3m处的质点回到t=0时刻位置,运动方向沿y轴负方向,又经,质点运动到x轴下方继续沿y轴负方向运动,故C正确;
D.根据波形图可写出t=0时刻,波形图的函数关系式为
即当x=1m时,
代入振动公式
由
得
当,,且质点沿y轴正方向运动
故
故处质点的振动方程为
故选BC
9. 水平地面上放置一个倾角为的斜面体,斜面体上放置一个由铁架台制作的单摆,斜面体质量为M,铁架台质量为m,摆球质量为。现将摆线拉紧,使摆球从靠近铁架台金属杆位置由静止开始运动(整个过程铁架台和斜面体均保持静止状态)。摆球运动到最低点时( )
A. 地面对斜面体的摩擦力水平向右
B. 地面对斜面体的支持力
C. 斜面对铁架台的支持力
D. 斜面对铁架台的摩擦力
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.摆球运动到最低点时,细线对铁架台的拉力竖直向下,无水平方向的分力作用,根据平衡条件可知,地面对斜面体的摩擦力为零,故A错误;
B.设摆线长为,摆球运动到最低点时,根据牛顿第二定律
摆球从开始运动到最低点的过程中,根据机械能守恒
联立解得
整个过程铁架台和斜面体均保持静止状态,对铁架台和斜面体整体,竖直方向处于平衡状态,根据平衡条件可知地面对斜面体的支持力
故 B 正确;
CD.对铁架台进行受力分析
根据平衡关系有斜面对铁架台的支持力
斜面对铁架台的摩擦力
故C正确,D正确。
故选BCD。
10. 两组平行光滑金属导轨在同一水平面固定,间距分别为d和2d,分别连接电阻、,M、N到外侧轨道距离相等,边长为d的正方形区域存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。距磁场左边界d处,一长为2d的均匀导体棒以速度向右运动,导体棒运动到磁场左边界时与两组导轨同时接触,导体棒运动到磁场正中央位置时的速度大小为。导体棒质量为m,阻值为,、的阻值均为R,其他电阻不计,棒与导轨垂直且接触良好。下列描述正确的是( )
A. 导体棒运动到磁场正中央位置时的加速度大小
B. 导体棒运动到磁场正中央位置时电阻的热功率
C. 导体棒运动到磁场正中央位置过程中通过的电荷量
D. 导体棒运动到磁场正中央位置过程中导体棒产生的热量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.导体棒运动到磁场正中央位置时的感应电动势
总电阻
导体棒在磁场部分的电流
受安培力
加速度大小
选项A正确;
B.导体棒运动到磁场正中央位置时通过电阻两端的电压
电阻的热功率
选项B错误;
C.导体棒运动到磁场正中央位置过程中对导体
通过的电荷量
选项C错误;
D.导体棒运动到磁场正中央位置过程中产生的总热量
且
导体棒产生的热量
可知
选项D正确。
故选AD。
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
11. 智能手机内置运动传感器,让手机沿任意方向移动一下,便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。甲同学的手机只能显示y轴方向的数据。若要利用他的手机测量当地重力加速度,则释放手机的情形应为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题知,只能显示y轴方向的数据,即只有y轴方向有加速度,故手机的y轴处于竖直方向。
故选B。
12. 智能手机内置运动传感器,让手机沿任意方向移动一下,便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。
乙同学手持手机,在竖直方向做连续的下蹲−起立动作,得到右图所示的ay−t图像(向上为正)。
(1)在图示过程中,乙同学共完成了___________次下蹲−起立的完整动作。
(2)a、b、c、d四个时刻中,乙同学处于最低点的时刻是___________。
(3)c时刻,乙同学处于( )
A. 超重状态 B. 失重状态 C. 平衡状态
【答案】(1)一 (2)d (3)A
【解析】
【小问1详解】
由图可知,加速度先向下后向上,然后向上再向下,说明人先向下加速后向下减速,然后向上加速再向上减速,即人完成一次下蹲起立的动作。
【小问2详解】
由以上分析可知,乙同学处于最低点的时刻是d。
【小问3详解】
c时刻,乙同学处于减速下蹲阶段,加速度向上,处于超重状态。
故选A
13. 要测量一节干电池的电动势和内阻,某同学根据实验室提供的器材设计了如图甲所示的电路,定值电阻的阻值为。
(1)先测量电流表的内阻,将电阻箱R电阻调节到较大值,断开,合向1,合向3,闭合,调节电阻箱使电流表的指针均偏转较大角度,记录电阻箱的阻值、电流表的示数和,则电流表的内阻______;
(2)断开,合向2,合向4,闭合,多次调节电阻箱,测得多组电阻箱的阻值R及电流表的示数I,若某次电流表指针所指的位置如图乙所示,此时电流值为______A;
(3)根据测得的多组电阻箱的阻值R和电流表的示数I,作出图像,若图像是直线且斜率为k,在纵轴上的截距为b,则电池的电动势______,内阻______(用k、b、表示)。
(4)该实验测得______(填“E”“r”或“E和r”)没有系统误差。
【答案】(1)
(2)0.36 (3) ①. ②.
(4)E和r
【解析】
【小问1详解】
根据串并联电路特点,有
解得
【小问2详解】
电流表为0.6A的量程,精度为0.02A,估读到0.01A,示数为0.36A;
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律,有
得到
根据题意,有
解得,
解得
【小问4详解】
该实验测量和数据处理时考虑了电表的内阻,所以测得的E和r都没有系统误差。
四、解答题(共3小题,共38分)
14. 某边长为的等边三角形发光元件放在半径为R的半球形透明介质上表面,其中心与半球形圆心重合,光在空气中的速度大小为c,不考虑反射。求:
(1)若介质的折射率为n,从三角形顶点发出的光到达半球形底部A的时间;
(2)要使三角形发光元件发出光都能从球面射出,介质的折射率应该满足的条件。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设三角形某一顶点到圆心的距离为h,到底部A的距离为s,由几何关系
,,
联立得光线从到底部A的时间
【小问2详解】
由正弦定理
α等于90°时,θ最大,此时
解得
故折射率应满足。
15. 如图,物块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,用一长细线将小球C(可看成质点)竖直悬挂在轻杆上O点,A、B、C质量均为。初始时,物块A、B均固定在水平面上,质量为的子弹以某一水平初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),小球C恰能到达与O点等高的P点。取重力加速度,不计空气阻力。
(1)求子弹初速度的大小。
(2)若解除物块A、B的固定,子弹仍以相同初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),求:
Ⅰ.小球C能上升的最大高度;
Ⅱ.物块B速度的最大值和刚达到最大值瞬间细线中拉力的大小。
【答案】(1)
(2)Ⅰ:;Ⅱ:1.6m/s,
【解析】
【小问1详解】
设子弹的速度为,击中C后,二者共同的速度为,由动量守恒
当C达到P点时,由机械能守恒
联立求解得:,
【小问2详解】
Ⅰ:设小球C到最高点时速度为,由动量守恒
由机械能守恒
解得
Ⅱ:设C再次回到最低点时速度为,此时木块A、B恰好分离,B的速度有最大值,由动量守恒
由机械能守恒
解得,
在最低点,由牛顿第二定律
代入数据可得
16. 半径为R的半圆形细玻璃管固定在竖直平面内,其右端是坐标原点,内壁光滑。第二、三象限存在水平向右的匀强电场,,第一象限存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的非匀强磁场,电场强度,磁感应强度。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从第二象限某一位置P点以大小为、与水平方向成的速度斜向下进入匀强电场,恰好无碰撞进入细管的左端A,已知细管的内径略大于小球的直径,重力加速度。
(1)求小球到达A点的速度大小及时间;
(2)小球到达细管中Q点(图中未标出)时速度达到最大,求小球从P点到Q点的过程中合外力的冲量大小;
(3)若已知小球到达细管右端的速度大小为v,小球从原点运动到最高点时轨迹与x轴所围成的面积。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球从P到A,水平方向:
竖直方向:
解得,
【小问2详解】
小球在第二、三象限运动过程中,所受合的大小为
方向与水平方向的夹角为53°
当小球运动到合力与速度方向垂直时速度达到最大,从A到Q,根据动能定理有
解得
从P到Q,利用动量定理
解得
【小问3详解】
小球在第一象限运动时,,故小球只受洛伦慈力,小球运动至x轴最远位置时y方向上的分速度为零,竖直方向利用动量定理
其中,左边微元累积
即
而
解得
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河南省信阳高级中学新校(贤岭校区)、老校(文化街校区)
2024-2025学年高三下期三模测试(B)
物理试题
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分,每题只有一个正确选项。)
1. 有关下列四幅图的描述,正确的是( )
A. 图甲中,线圈顺时针匀速转动,电路中A、B发光二极管不会交替发光
B. 图乙中,强相互作用可以存在于各种核子之间,作用范围只有约10−10 m
C. 图丙中,磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动,是利用了电磁驱动的原理
D. 图丁中,自由电荷为负电荷的霍尔元件(电流和磁场方向如图所示)的N侧电势高
2. 节气是指二十四个时节和气候,是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法,早在《淮南子》中就有记载。现行二十四节气划分是以地球和太阳的连线每扫过定为一个节气。如图所示为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图,其中冬至时地球在近日点附近。根据下图,则( )
A. 芒种到夏至的时间间隔比大雪到冬至的长
B. 立夏时地球的公转速度比谷雨时大
C. 夏至时地球受太阳的引力比冬至大
D. 由地球的公转周期可求出地球的质量
3. 杭州宇树科技携旗下机器人H1惊艳亮相2025年央视春晚。十几个人形机器人动作精准流畅,机械臂灵活挥舞着手帕,舞步充满科技感。其中有一个经典的动作是竖直上抛手绢,机械臂顶着手绢竖直向上运动一段距离后,手绢以4m/s的速度离开机械臂,然后在牵引绳的作用下,匀减速上升0.4m后落回。已知手绢的质量是0.2kg,重力加速度g取,不计空气阻力,在手绢匀减速上升的过程中( )
A. 牵引绳拉力大小为4N
B. 牵引绳拉力大小为0N
C. 克服牵引绳拉力的平均功率为8W
D. 克服牵引绳拉力平均功率为4W
4. 同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口刚性金属圆环,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接,如图甲所示.导线PQ中通有正弦交流电流i,i的变化如图乙所示,规定从Q到P为电流的正方向,则在1~2s内
A. M板带正电,且电荷量增加
B. M板带正电,且电荷量减小
C. M板带负电,且电荷量增加
D. M板带负电,且电荷量减小
5. 如图甲所示,倾角为、长为2l的斜面AC,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=l。质量为m的小物体由A处静止释放,到C点恰好停下,BC段动摩擦因数自上而下逐渐增大,具体变化如图乙所示,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 动摩擦因数最大值μm=2tan
B. 小物块的最大速度为
C. 重力在AB、BC两段路面上做功不相等
D. 重力在AB段中间时刻瞬时功率等于在BC段中间时刻瞬时功率
6. 均匀带电半球壳在球心O处的电场强度大小为,现截去左边一小部分,截取面与底面的夹角为,剩余部分在球心O处的电场强度大小为( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,在光滑绝缘水平面上,三个完全相同带正电的小球A、B、C,通过不可伸长的绝缘细线a、b、c连接成正三角形,小球均处于静止状态,细线被拉直。剪断细线a,小球开始运动。则( )
A. 剪断a前,a中张力大于B、C间的库仑力
B. 剪断a瞬间,细线b、c中张力均变大
C. 三个球运动至一直线时,整个系统电势能最大
D. 球A经过B、C初始位置连线中点时的速度最大
二、多选题(每小题6分,共18分,每题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选不全得3分,有选错的得0分。)
8. 一列简谐横波沿轴传播,时刻的波形如图所示。已知从计时开始,处的质点第1次到达波峰的时刻比处的质点第1次回到平衡位置的时刻滞后了。关于该简谐波,下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播
B. 波速
C. 时,处质点沿轴负方向运动
D. 处质点的振动方程为
9. 水平地面上放置一个倾角为的斜面体,斜面体上放置一个由铁架台制作的单摆,斜面体质量为M,铁架台质量为m,摆球质量为。现将摆线拉紧,使摆球从靠近铁架台金属杆位置由静止开始运动(整个过程铁架台和斜面体均保持静止状态)。摆球运动到最低点时( )
A. 地面对斜面体的摩擦力水平向右
B. 地面对斜面体的支持力
C. 斜面对铁架台的支持力
D. 斜面对铁架台的摩擦力
10. 两组平行光滑金属导轨在同一水平面固定,间距分别为d和2d,分别连接电阻、,M、N到外侧轨道距离相等,边长为d的正方形区域存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。距磁场左边界d处,一长为2d的均匀导体棒以速度向右运动,导体棒运动到磁场左边界时与两组导轨同时接触,导体棒运动到磁场正中央位置时的速度大小为。导体棒质量为m,阻值为,、的阻值均为R,其他电阻不计,棒与导轨垂直且接触良好。下列描述正确的是( )
A. 导体棒运动到磁场正中央位置时的加速度大小
B. 导体棒运动到磁场正中央位置时电阻的热功率
C. 导体棒运动到磁场正中央位置过程中通过的电荷量
D. 导体棒运动到磁场正中央位置过程中导体棒产生的热量
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
11. 智能手机内置运动传感器,让手机沿任意方向移动一下,便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。甲同学的手机只能显示y轴方向的数据。若要利用他的手机测量当地重力加速度,则释放手机的情形应为( )
A. B.
C D.
12. 智能手机内置运动传感器,让手机沿任意方向移动一下,便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。
乙同学手持手机,在竖直方向做连续的下蹲−起立动作,得到右图所示的ay−t图像(向上为正)。
(1)在图示过程中,乙同学共完成了___________次下蹲−起立的完整动作。
(2)a、b、c、d四个时刻中,乙同学处于最低点的时刻是___________。
(3)c时刻,乙同学处于( )
A. 超重状态 B. 失重状态 C. 平衡状态
13. 要测量一节干电池的电动势和内阻,某同学根据实验室提供的器材设计了如图甲所示的电路,定值电阻的阻值为。
(1)先测量电流表的内阻,将电阻箱R电阻调节到较大值,断开,合向1,合向3,闭合,调节电阻箱使电流表的指针均偏转较大角度,记录电阻箱的阻值、电流表的示数和,则电流表的内阻______;
(2)断开,合向2,合向4,闭合,多次调节电阻箱,测得多组电阻箱的阻值R及电流表的示数I,若某次电流表指针所指的位置如图乙所示,此时电流值为______A;
(3)根据测得的多组电阻箱的阻值R和电流表的示数I,作出图像,若图像是直线且斜率为k,在纵轴上的截距为b,则电池的电动势______,内阻______(用k、b、表示)。
(4)该实验测得的______(填“E”“r”或“E和r”)没有系统误差。
四、解答题(共3小题,共38分)
14. 某边长为的等边三角形发光元件放在半径为R的半球形透明介质上表面,其中心与半球形圆心重合,光在空气中的速度大小为c,不考虑反射。求:
(1)若介质的折射率为n,从三角形顶点发出的光到达半球形底部A的时间;
(2)要使三角形发光元件发出的光都能从球面射出,介质的折射率应该满足的条件。
15. 如图,物块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,用一长的细线将小球C(可看成质点)竖直悬挂在轻杆上O点,A、B、C质量均为。初始时,物块A、B均固定在水平面上,质量为的子弹以某一水平初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),小球C恰能到达与O点等高的P点。取重力加速度,不计空气阻力。
(1)求子弹初速度的大小。
(2)若解除物块A、B的固定,子弹仍以相同初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),求:
Ⅰ.小球C能上升的最大高度;
Ⅱ.物块B速度的最大值和刚达到最大值瞬间细线中拉力的大小。
16. 半径为R的半圆形细玻璃管固定在竖直平面内,其右端是坐标原点,内壁光滑。第二、三象限存在水平向右的匀强电场,,第一象限存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的非匀强磁场,电场强度,磁感应强度。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从第二象限某一位置P点以大小为、与水平方向成的速度斜向下进入匀强电场,恰好无碰撞进入细管的左端A,已知细管的内径略大于小球的直径,重力加速度。
(1)求小球到达A点的速度大小及时间;
(2)小球到达细管中Q点(图中未标出)时速度达到最大,求小球从P点到Q点过程中合外力的冲量大小;
(3)若已知小球到达细管右端的速度大小为v,小球从原点运动到最高点时轨迹与x轴所围成的面积。
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