内容正文:
高三年级3月检测训练
物理试题
本试卷满分为100分,考试用时为75分钟。答案请填写在答卷上,考试结束时只提交答卷。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 电磁波携带的信息,既可以有线传播,也可以无线传播。下列事例中不是利用电磁波传递信息的是( )
A. 手机用“WIFI”上网 B. 铁骑交警利用随身携带的对讲机交流
C. 蝙蝠利用“回声”定位 D. 神舟十三号宇航员进行“天宫课堂”直播授课
2. 如图所示,跳水运动员从跳台缓慢走向跳板末端的过程中,经过跳板上的位置A和B,受到的弹力和摩擦力大小分别为、和、。下列关于运动员在位置A和B受力情况说法正确的是( )
A.
B.
C. 跳板对运动员的作用力相等
D. 跳板对运动员的作用力方向均垂直跳板向上
3. 四个小球在离地面不同高度同时从静止释放,从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔,小球依次碰到地面。小球的尺寸大小及空气阻力均可忽略不计,下列各图中,能反映出刚要开始运动时各小球相对地面的大致位置的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图,趣味运动会的“聚力建高塔”活动中,两长度相等的细绳一端系在同一塔块上,两名同学分别握住绳的另一端,保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。为使塔块沿竖直方向匀速下落,则v( )
A. 一直减小 B. 一直增大
C. 先减小后增大 D. 先增大后减小
5. 如图所示为某静电纺纱工艺中的电场分布示意图,虚线是电场线,实线是某检验电荷只在电场力作用下的运动轨迹,A、B为运动轨迹上的两点,则下列判断正确的是( )
A. 该检验电荷带正电
B. A点的电势高于B点的电势
C. 检验电荷在A点的动能小于在B点的动能
D. 检验电荷在A点的加速度小于在B点的加速度
6. 一颗人造地球卫星在较高圆轨道Ⅰ运行,在A点点火进入椭圆轨道Ⅱ,由远地点A向近地点B运动,再于B点进行二次点火,最终进入较低的目标圆轨道Ⅲ并稳定运行,整个过程如图所示。忽略两次点火的时长,上述全过程中卫星速率随时间变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
7. 托卡马克环形容器是核聚变工程中重要装置,如图是某一托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图,两个同心圆围成环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,内圆半径为R0。在内圆上A点发射a、b两个粒子,都恰好经过磁场外边界。已知a粒子沿同心圆的径向发射,其速度大小,b粒子沿内圆的切线方向发射,a、b都带正电且比荷均为。不考虑带电粒子所受重力和相互作用。则( )
A. 外圆半径等于 B. 粒子恰好到达磁场外边界所用时间为
C. 粒子速度大小为 D. 粒子恰好到达磁场外边界所用时间为
8. 如图所示,某智能物流系统的倾斜传送带AB与水平面夹角为a=37°,传送带以v=6m/s的速率沿顺时针方向匀速运行。现将一个质量 m=200kg的打包货箱(可视为质点)无初速地置于底端A处。为了提高运输效率,系统对货箱施加一个沿传送带向上的恒定辅助拉力F=1600N。已知货箱与传送带的动摩擦因数 =0.125,取重力加速度g=10m/s2,空气阻力忽略不计。当货箱运行至顶端B时,速度大小恰好为 10m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8。关于该过程,下列判断正确的是( )
A. 货箱从底端A运行至顶端B耗时 5s
B. 传送带AB段长度LAB=36m
C. 由于货箱与传送带相对滑动产生的热量为2800J
D. 货箱在传送带上留下的摩擦痕迹长为14m
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 一列简谐横波沿x轴传播,其在t=0.2s时的波形图如图甲所示,该波上质点A(x=1m)的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A. 该波的波速为5m/s
B. 该波沿x轴负方向传播
C. 若某障碍物的尺寸比2m小,则该波遇到这个障碍物时一定能发生明显的衍射现象
D. 若该波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为2.5Hz
10. 如图,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是( )
A. 保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B. 保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大
C. 保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
D. 保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率可能先增大后减小
三、非选择题:本题共5小题,共58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。
11. 某物理兴趣小组想利用气垫导轨验证物块和弹簧组成的系统机械能守恒。如图所示,气垫导轨调至水平,力传感器固定在导轨的左支架上,将轻质弹簧一端连接到力传感器上,弹簧自由伸长至点。给装有宽度为的遮光条的滑块一定的初速度,使之从导轨右端向左滑动,记录滑块经过光电门时的挡光时间以及滑块压缩弹簧至最短时力传感器的示数,并多次进行上述操作。已知弹簧的劲度系数为,弹簧弹性势能的表达式为(为弹簧的形变量),滑块的质量为。
(1)滑块经过光电门时的动能为________,弹簧压缩到最短时,弹簧的弹性势能为________。(用题中所给字母表示)
(2)根据实验数据,作出________(选填“”、“”或“”)图像,使之成为一条直线,图像的斜率为________(用题中所给字母表示),则可验证系统机械能守恒。
12. 有一长为的中心对称圆筒形金属管(阻值约十几欧姆),横截面如图1所示,研究小组为测量其电阻率,设计了图2电路。器材有:电源(3.0V,),电流表(0.6A,内阻约),电压表(3.0V,内阻约),滑动变阻器(0~5),多用电表,开关、导线若干。
(1)用游标卡尺测得金属管外径,测量内径时,应该采用图3所示中的测量爪______(选涂“A”、“B”或“C”),如图4所示其读数为______。
(2)为了尽量减小由电表内阻带来的实验误差,在如图2所示的实验电路中应将电压表的右端连接在图中的______点(选涂“A”或“B”)。
(3)闭合开关,发现无论怎么改变的阻值,电流表电压表有示数但变化不明显,可能的原因是______(选涂正确答案标号)
A. 金属管断路
B. 电流表短路
C. 滑动变阻器左端处接触不良
(4)排除故障,重新实验,记录电压表示数,电流表示数,则金属管的电阻率为______(用、、、、表示)。
13. 2025年5月26日在北京举行了“中国玻璃展”,展览会上展出一件半圆环状水晶玻璃,其截面图如图所示,水平轴线为对称轴,为圆心。现将某单色光从点以入射角射入玻璃,折射光线恰好与内圆相切于点,已知该玻璃的内外半径分别为、,光在真空中的传播速度为,。
(1)求该玻璃的折射率;
(2)求光线从传播到所用的时间。
14. 如图所示,在光滑水平轨道AB的末端处,平滑连接一个半径R=0.4m的光滑半圆形轨道,半圆形轨道与水平轨道相切,C点为半圆形轨道的中点,D点为半圆形轨道的最高点,A、B两点间的距离L=1.2m,整个轨道处在电场强度水平向右、大小E=1×107N/C的匀强电场中。用固定的弹射装置锁定一个质量m=1kg、带电量q=+1×10−6C的小物块(可视为质点),某时刻解除锁定,小物块运动到D点时对轨道的压力为30N。取重力加速度大小为g=10m/s2。求:
(1)弹射装置锁定时具有的弹性势能;
(2)小物块在水平轨道AB上的落点到B点的距离;
(3)小物块在空中的最小动能。
15. 如图甲,一质量为m足够长的绝缘板静止在光滑水平面上,板的左端有一个质量也为m的带电小物块,其电荷量为。距绝缘板左端到之间存在电场和磁场,匀强磁场方向垂直于纸面向里,匀强电场方向竖直向下。现让带电小物块在水平恒力的作用下从静止开始向右运动。小物块到达电、磁场区域的左边界时刻,撤去水平恒力,此时绝缘板的速度大小为。带电小物块从开始运动到前进的过程中,速度随位移变化的图像如图乙所示,其中段为直线,重力加速度为g。求:
(1)带电物块从开始运动到电磁场左边界的时间t;
(2)水平恒力F的大小;
(3)从开始运动到小物块前进2l0过程,系统产生的热量Q;
(4)电场强度E和磁感应强度B的大小。
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高三年级3月检测训练
物理试题
本试卷满分为100分,考试用时为75分钟。答案请填写在答卷上,考试结束时只提交答卷。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 电磁波携带的信息,既可以有线传播,也可以无线传播。下列事例中不是利用电磁波传递信息的是( )
A. 手机用“WIFI”上网 B. 铁骑交警利用随身携带的对讲机交流
C. 蝙蝠利用“回声”定位 D. 神舟十三号宇航员进行“天宫课堂”直播授课
【答案】C
【解析】
【详解】AB.手机用“WIFI”上网和铁骑交警利用随身携带的对讲机交流都是利用电磁波中的无线电波传递信息的,A正确;
C.蝙蝠利用“回声”定位是利用超声波进行的,C错误;
D.“天宫课堂”主要依靠中继卫星系统通过电磁波进行天地互动,D正确。
本题选不是利用电磁波传递信息的,故选C。
2. 如图所示,跳水运动员从跳台缓慢走向跳板末端的过程中,经过跳板上的位置A和B,受到的弹力和摩擦力大小分别为、和、。下列关于运动员在位置A和B受力情况说法正确的是( )
A.
B.
C. 跳板对运动员的作用力相等
D. 跳板对运动员的作用力方向均垂直跳板向上
【答案】C
【解析】
【详解】AB.设跳板与水平方向的夹角为,由平衡条件得,
从图中可以观察到从A到B,角增大了,所以,,故AB错误;
CD.跳水运动员从跳台缓慢走向跳板末端的过程中,根据平衡条件可知,跳板对运动员的作用力大小等于运动员自身重力,方向竖直向上,故C正确,D错误。
故选C。
3. 四个小球在离地面不同高度同时从静止释放,从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔,小球依次碰到地面。小球的尺寸大小及空气阻力均可忽略不计,下列各图中,能反映出刚要开始运动时各小球相对地面的大致位置的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】依题意可设第1个小球经时间落地,则第2个小球经时间落地,第3个小球经时间落地,第4个小球经时间落地,又因为四个小球做的都是自由落体运动,由,它们下落的高度之比为,因此从下到上相邻两个小球之间的位移越来越大。
故选C。
4. 如图,趣味运动会的“聚力建高塔”活动中,两长度相等的细绳一端系在同一塔块上,两名同学分别握住绳的另一端,保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。为使塔块沿竖直方向匀速下落,则v( )
A. 一直减小 B. 一直增大
C. 先减小后增大 D. 先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】设两边绳与竖直方向的夹角为,塔块沿竖直方向匀速下落的速度为,将沿绳方向和垂直绳方向分解,将沿绳子方向和垂直绳方向分解,可得
解得
由于塔块匀速下落时在减小,故可知v一直增大。
故选B。
5. 如图所示为某静电纺纱工艺中的电场分布示意图,虚线是电场线,实线是某检验电荷只在电场力作用下的运动轨迹,A、B为运动轨迹上的两点,则下列判断正确的是( )
A. 该检验电荷带正电
B. A点的电势高于B点的电势
C. 检验电荷在A点的动能小于在B点的动能
D. 检验电荷在A点的加速度小于在B点的加速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,电场线大致向左,根据检验电荷的运动轨迹可知,检验电荷受电场力大致向右,可知该检验电荷带负电,A错误;
B.沿电场线电势逐渐降低,可知A点的电势低于B点的电势,B错误;
C.若检验电荷从A到B运动时,电场力做正功,动能增加,则在A点的动能小于在B点的动能;若检验电荷从B到A运动时,电场力做负功,动能减小,则在A点的动能小于在B点的动能,C正确;
D.因A点的电场线较B点密集,可知A点的场强较大,检验电荷在A点受的电场力较大,则检验电荷在A点的加速度大于在B点的加速度,D错误。
故选C。
6. 一颗人造地球卫星在较高圆轨道Ⅰ运行,在A点点火进入椭圆轨道Ⅱ,由远地点A向近地点B运动,再于B点进行二次点火,最终进入较低的目标圆轨道Ⅲ并稳定运行,整个过程如图所示。忽略两次点火的时长,上述全过程中卫星速率随时间变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】初始较高圆轨道Ⅰ ,圆轨道卫星线速度满足,轨道半径越大,速率越小。因为Ⅰ是较高轨道,因此初始速率,初始阶段速率恒定,为一段水平直线;
要从高圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ(向低轨道变轨),需要点火减速,做近心运动,因此A点速率突然向下跳变;
卫星从远地点向近地点运动过程中,万有引力做正功,速率逐渐增大,因此这段时间速率持续上升;
椭圆轨道近地点B处,需要再次点火减速,速率向下跳变到,之后稳定运行,速率恒定,结合 ,最终稳定速率(虚线位置)大于初始速率。
故选B。
7. 托卡马克环形容器是核聚变工程中重要装置,如图是某一托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图,两个同心圆围成环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,内圆半径为R0。在内圆上A点发射a、b两个粒子,都恰好经过磁场外边界。已知a粒子沿同心圆的径向发射,其速度大小,b粒子沿内圆的切线方向发射,a、b都带正电且比荷均为。不考虑带电粒子所受重力和相互作用。则( )
A. 外圆半径等于 B. 粒子恰好到达磁场外边界所用时间为
C. 粒子速度大小为 D. 粒子恰好到达磁场外边界所用时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A.已知,根据洛伦兹力提供向心力
可得 。 a沿径向发射,速度方向沿,因此轨道圆心在与垂直的直线上,运动轨迹如图
由几何关系可得
解得,A错误;
B.a从到外边界切点,转过的圆心角,由图可知,
可得
运动时间,B错误;
C.
b沿切线方向发射,速度方向垂直于,因此轨道圆心在直线上,粒子轨迹与外圆相切,运动轨迹如图所示。设b轨道半径为,外圆半径满足
又
可得 ,
因此b速度,C正确;
D.b从到外边界切点,和切点分别在圆心的两侧,转过圆心角
运动时间 ,D错误。
故选C 。
8. 如图所示,某智能物流系统的倾斜传送带AB与水平面夹角为a=37°,传送带以v=6m/s的速率沿顺时针方向匀速运行。现将一个质量 m=200kg的打包货箱(可视为质点)无初速地置于底端A处。为了提高运输效率,系统对货箱施加一个沿传送带向上的恒定辅助拉力F=1600N。已知货箱与传送带的动摩擦因数 =0.125,取重力加速度g=10m/s2,空气阻力忽略不计。当货箱运行至顶端B时,速度大小恰好为 10m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8。关于该过程,下列判断正确的是( )
A. 货箱从底端A运行至顶端B耗时 5s
B. 传送带AB段长度LAB=36m
C. 由于货箱与传送带相对滑动产生的热量为2800J
D. 货箱在传送带上留下的摩擦痕迹长为14m
【答案】C
【解析】
【详解】A.对货箱第一阶段进行受力分析可得:
先以加速度
加速到与传送带共速,时间
位移
共速后,摩擦力发生突变,第二阶段
再以加速度
加速到,时间,
位移,
总时间,故A错误;
B.传送带长度,故B错误;
C.摩擦力大小,
第一阶段相对位移
第二阶段相对位移
总相对路程
产生热量,故C正确;
D.货箱在传送带上留下的摩擦痕迹长度为相对路程,但实际痕迹长度为两阶段相对位移覆盖的区域长度为,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 一列简谐横波沿x轴传播,其在t=0.2s时的波形图如图甲所示,该波上质点A(x=1m)的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A. 该波的波速为5m/s
B. 该波沿x轴负方向传播
C. 若某障碍物的尺寸比2m小,则该波遇到这个障碍物时一定能发生明显的衍射现象
D. 若该波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为2.5Hz
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.由题图可知,周期,波长,则波速,故A正确;
B.由题图乙可知,时刻,质点正通过平衡位置向上振动,根据波形的平移法可知,该波沿轴正方向传播,故B错误;
C.若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象,则该障碍物的尺寸与波长差不多或比小,故C正确;
D.发生稳定的干涉现象需要两列波的频率相同,则所遇到的波的频率
代入数据解得
即该波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为,故D正确。
故选ACD。
10. 如图,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是( )
A. 保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B. 保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大
C. 保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
D. 保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率可能先增大后减小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.设原线圈中的电流为,则副线圈中的电流为2I
则副线圈两端的电压为
故输入端电压的有效值为
保持位置不变,向左缓慢滑动的过程中,接入电路的电阻减小,I增大,和都增大,故减小,消耗的功率增大,故A错误,B正确;
CD.设原副线圈的匝数比为,则变压器和负载的等效电阻为,同时将等效为电源内阻,易知当
时,消耗的功率最大,故随着向下缓慢滑动的过程中,消耗的功率先增大后减小,故C错误,D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共58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。
11. 某物理兴趣小组想利用气垫导轨验证物块和弹簧组成的系统机械能守恒。如图所示,气垫导轨调至水平,力传感器固定在导轨的左支架上,将轻质弹簧一端连接到力传感器上,弹簧自由伸长至点。给装有宽度为的遮光条的滑块一定的初速度,使之从导轨右端向左滑动,记录滑块经过光电门时的挡光时间以及滑块压缩弹簧至最短时力传感器的示数,并多次进行上述操作。已知弹簧的劲度系数为,弹簧弹性势能的表达式为(为弹簧的形变量),滑块的质量为。
(1)滑块经过光电门时的动能为________,弹簧压缩到最短时,弹簧的弹性势能为________。(用题中所给字母表示)
(2)根据实验数据,作出________(选填“”、“”或“”)图像,使之成为一条直线,图像的斜率为________(用题中所给字母表示),则可验证系统机械能守恒。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1][2]滑块经过光电门时的速度
根据动能的表达式可得
根据弹性势能的表达式有
结合胡克定律
解得。
【小问2详解】
[1][2]若系统机械能守恒,则满足
即
整理得
应作图像,图像的斜率为。
12. 有一长为的中心对称圆筒形金属管(阻值约十几欧姆),横截面如图1所示,研究小组为测量其电阻率,设计了图2电路。器材有:电源(3.0V,),电流表(0.6A,内阻约),电压表(3.0V,内阻约),滑动变阻器(0~5),多用电表,开关、导线若干。
(1)用游标卡尺测得金属管外径,测量内径时,应该采用图3所示中的测量爪______(选涂“A”、“B”或“C”),如图4所示其读数为______。
(2)为了尽量减小由电表内阻带来的实验误差,在如图2所示的实验电路中应将电压表的右端连接在图中的______点(选涂“A”或“B”)。
(3)闭合开关,发现无论怎么改变的阻值,电流表电压表有示数但变化不明显,可能的原因是______(选涂正确答案标号)
A. 金属管断路
B. 电流表短路
C. 滑动变阻器左端处接触不良
(4)排除故障,重新实验,记录电压表示数,电流表示数,则金属管的电阻率为______(用、、、、表示)。
【答案】(1) ①. B ②. 7.52
(2)A (3)C
(4)
【解析】
【小问1详解】
[1]测量内径时,应该采用图3所示中的测量爪B。
[4]图4可知游标卡尺精度为0.02mm,则读数为
【小问2详解】
由题可知,可知电流表采用外接法,因此应将电压表的右端连接在图中的A点。
【小问3详解】
A.若金属管断路,则电压表与电流表串联,再与滑动变阻器的滑片左侧部分并联,由于滑动变阻器的阻值远远小于电压表的阻值,故电压表有明显示数,但电流表无明显示数,故A错误;
B.若电流表A短路,则电压表有示数,但电流表应无示数,故B错误;
C.若滑动变阻器左端M处接触不良,由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻小,故改变R的阻值时,电流表电压表有示数但变化不明显,故C正确。
故选C。
【小问4详解】
由题可知
解得
13. 2025年5月26日在北京举行了“中国玻璃展”,展览会上展出一件半圆环状水晶玻璃,其截面图如图所示,水平轴线为对称轴,为圆心。现将某单色光从点以入射角射入玻璃,折射光线恰好与内圆相切于点,已知该玻璃的内外半径分别为、,光在真空中的传播速度为,。
(1)求该玻璃的折射率;
(2)求光线从传播到所用的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设题图中光线进入玻璃后的折射角为
由几何关系可知
由折射定律可知
解得
【小问2详解】
由几何关系得
光在玻璃内的传播速度
则所用时间
14. 如图所示,在光滑水平轨道AB的末端处,平滑连接一个半径R=0.4m的光滑半圆形轨道,半圆形轨道与水平轨道相切,C点为半圆形轨道的中点,D点为半圆形轨道的最高点,A、B两点间的距离L=1.2m,整个轨道处在电场强度水平向右、大小E=1×107N/C的匀强电场中。用固定的弹射装置锁定一个质量m=1kg、带电量q=+1×10−6C的小物块(可视为质点),某时刻解除锁定,小物块运动到D点时对轨道的压力为30N。取重力加速度大小为g=10m/s2。求:
(1)弹射装置锁定时具有的弹性势能;
(2)小物块在水平轨道AB上的落点到B点的距离;
(3)小物块在空中的最小动能。
【答案】(1)4J (2)0.8m
(3)4J
【解析】
【小问1详解】
(1)小物块在D点时对轨道的压力为30N,由牛顿第二定律可知
代入数据解得vD=4m/s
从A点到D点,由动能定理得
代入数据解得Ep=4J
【小问2详解】
小物块离开D点,在竖直方向上做自由落体运动,则
在水平方向上做匀变速直线运动,由牛顿第二定律得qE=ma
由位移−时间公式得
代入数据解得x=0.8m
【小问3详解】
易知物块在空中运动的初速度水平,电场力与重力的合力与水平方向的夹角θ=45°
且
将合力看成等效重力,那么物块在空中的运动为斜抛运动,当速度与等效重力垂直时速度最小,此时vmin=vDcosθ
解得
所以最小动能
15. 如图甲,一质量为m足够长的绝缘板静止在光滑水平面上,板的左端有一个质量也为m的带电小物块,其电荷量为。距绝缘板左端到之间存在电场和磁场,匀强磁场方向垂直于纸面向里,匀强电场方向竖直向下。现让带电小物块在水平恒力的作用下从静止开始向右运动。小物块到达电、磁场区域的左边界时刻,撤去水平恒力,此时绝缘板的速度大小为。带电小物块从开始运动到前进的过程中,速度随位移变化的图像如图乙所示,其中段为直线,重力加速度为g。求:
(1)带电物块从开始运动到电磁场左边界的时间t;
(2)水平恒力F的大小;
(3)从开始运动到小物块前进2l0过程,系统产生的热量Q;
(4)电场强度E和磁感应强度B的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4),
【解析】
【小问1详解】
带电小物块在恒力作用下做匀加速运动,根据运动学公式
解得
【小问2详解】
带电小物块运动过程,根据动量定理,对绝缘板
对小物块
解得
【小问3详解】
撤力后系统动量守恒,小物块前进时,绝缘板的速度大小为,有
小物块前进过程,系统由功能关系有
联立解得
【小问4详解】
撤去恒力后,带电小物块在电、磁场区域时,竖直方向
水平方向,小物块所受摩擦力为
根据动量定理,得
化简得
依题意可知
解得
由图乙可知
解得
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