内容正文:
2026届河南南阳市方城县第一高级中学高三下学期猜题卷(三)物理试题
学校:______姓名:______班级:______考号:______
考生注意:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
1. 两个负子附着在同一个氦3原子核的两个质子上,使内部的电荷中和,从而使核力占据主导地位,这就可以使两个这样的氦3原子核发生聚变反应,反应方程为,则A和Z的值分别为
A. B. C. D.
2. 如图所示,光滑绝缘水平面上三个点电荷A、B、C分别固定在边长为l的等边三角形的三个顶点上,其中A、B均带正电,电荷量均为Q,C带负电,电荷量大小为q,M、N、P分别为三条边的中点。静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A. N、P两点的电场强度相同
B. N点的电势比P点的电势高
C. 若由静止释放C,则C经过M点时的电势能最大
D. M点的电场强度大小为
3. 如图所示,人在岸上拉绳,开始时绳与水面夹角为,水对船的阻力恒为f。在船匀速靠岸的过程中,下列说法正确的是( )
A. 人拉绳的速度不变 B. 人拉绳的速度变大
C. 人拉绳的作用力F逐渐变大 D. 船受到的浮力逐渐变大
4. 片片雪花洋洋洒洒从天而降,摄影师透过微距镜头,将雪花美丽而梦幻的瞬间留存下来。如图所示,利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像,图像中有一种彩色雪花,该雪花内部有一夹着空气的薄冰层,使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是( )
A. 利用光导纤维传递信息
B. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹
C. 观看3D电影
D. 泊松亮斑
5. 一颗绕太阳运行的小行星,其轨道近日点和远日点到太阳的距离分别约为地球到太阳距离的4倍和6倍。关于该小行星,下列说法正确的是( )
A. 从远日点到近日点所受太阳引力大小逐渐减小
B. 公转周期约为地球公转周期的5倍
C. 在近日点加速度大小约为地球公转加速度的
D. 从近日点到远日点线速度大小逐渐增大
6. 如图所示,边长为3.2m的正方形水池中心处有一喷泉,其喷口与水池边缘等高,可向四周斜向上45°连续喷出水流。重力加速度,不计空气阻力,要使水流恰好不喷出池外,喷口处水流的速度大小应为( )
A. 2m/s B. C. 4m/s D. 8m/s
7. 托卡马克是一种磁约束核聚变装置,其中心柱上的密绕螺线管(线圈)可以驱动附近由电子和离子组成的磁约束等离子体旋转形成等离子体电流,如图(a)所示。当线圈通以如图(b)所示的电流时,产生的等离子体电流方向(俯视)为( )
A. 顺时针 B. 逆时针 C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针
二、多项选择题(第8~10题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,共18分)
8. 定值电阻R1、R2和R3及理想变压器按如图所示方式连接,已知R1∶R2∶R3=3∶2∶1,变压器原、副线圈匝数比为2∶1,原线圈接正弦交流电源。流过电阻R1、R2的电流分别为I1、I2,电阻R1、R2和R3的功率分别为P1、P2和P3,下列关系式正确的是( )
A. I1∶I2=1∶2 B. I1∶I2=2∶1
C. P2∶P3=1∶2 D. P1∶P3=3∶4
9. 如图所示,图(a)中长木板Q静止于粗糙水平地面上,其形状为“L”形,小滑块P以的初速度滑上木板,时与长木板Q相撞并粘在一起。已知小滑块的质量为且两者运动的图像如图(b)所示。重力加速度大小g取,则( )
A. Q的质量为 B. 地面与木板之间的动摩擦因数为
C. 由于碰撞系统损失的机械能为 D. 时木板速度恰好为零
10. 如图所示,底部距地面高为H的箱子通过轻弹簧悬挂一个小球,小球距箱子底部的高度为h。现将箱子由静止释放,箱子落地后瞬间,速度减为零且不会反弹。此后的运动过程中,小球的最大速度为v且一直未碰到箱底,箱子对地面的压力最小值为零。忽略空气阻力,弹簧劲度系数为k且形变始终在弹性限度内。箱子和小球的质量均为m,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 弹簧弹力的最大值为3mg B. 箱子对地面的最大压力为3mg
C. 小球离地面的最小高度为 D. 箱子与地面碰撞损失的机械能为
三、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 用下列器材测量小车质量:
待测小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫块、细线、打点计时器(包括纸带)、频率为50Hz的交流电源、刻度尺、6个槽码,每个槽码的质量均为m=10g。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
Ⅰ.按图甲安装好实验器材,跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角,用手轻拨小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列______________的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑;
Ⅱ.保持轨道倾角不变,取下1个槽码(即细线下端悬挂5个槽码),让小车拖着纸带沿轨道下滑,根据纸带上打的点迹测出加速度a;
Ⅲ.依次减少细线下端悬挂的槽码数量,重复步骤Ⅱ;
Ⅳ.以取下槽码的总个数n(1≤n≤6)的倒数为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出关系图线。
(2)请完成下列填空:
①下列说法正确的是__________(填正确答案标号)
A.接通电源后,再将小车从靠近打点计时器处释放
B.小车下滑时,位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行
C.为了减小实验误差,轨道一定要光滑
D.若细线下端悬挂着2个槽码,则小车在下滑过程中受到的合外力大小为4mg
②某次实验获得如图乙所示的纸带,相邻计数点间均有4个点未画出,则小车下滑的加速度a=_________m/s2
③写出随变化的关系式__________________________(用M、m、g、a、n表示);
④测得关系图线的斜率为2.50s2/m,已知重力加速度g=9.8m/s2,则小车质量M=________kg(保留三位有效数字)。
12. 某实验小组用伏安法测一节干电池的电动势和内阻。现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表(量程为0~0.6A,内阻约为)
C.电压表(量程为0~3V,内阻约为)
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补充完整。
(2)该实验小组连接好电路后进行实验,多次调节滑动变阻器,记录对应电流表、电压表的示数I、U,得到了如图乙所示的图像。根据图像可求得干电池的电动势和内阻,被测干电池的电动势______V,内阻______。(结果均保留两位小数)
(3)由于电流表不慎损坏,实验桌上还有一个电阻箱,该实验小组设计了如图丙所示的实验电路,多次改变电阻箱的阻值R,记录电压表的示数U,得到了如图丁所示的图像。且斜率为k、纵轴截距为b,则该干电池的电动势______,内阻______。(均选用k、b表示)
四、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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. 一列简谐横波在均匀弹性介质中沿轴正方向传播,传播速度。波源位于坐标原点处,时刻波源开始振动,振动方程为。介质中有一个质点,其平衡位置坐标为。
(1)求此简谐横波的周期和波长;
(2)从开始,求质点第一次到达波峰的时刻,以及到此时刻质点运动的路程。
14. 嫦娥四号探测器的质量约为。其在月球着陆过程简化如下:在距月面处悬停,当发动机推力变为时,探测器竖直向下做匀加速直线运动。当发动机推力为时,做匀减速直线运动,刚好在距离月面时速度减为零。两个阶段加速度的大小相等,共用时。此后关闭发动机做自由落体运动,直到接触月球表面。月球表面重力加速度取,求:
(1)探测器接触月球表面时的速度的大小。
(2)发动机施加推力的差值的大小。
15. 如图所示,在Oxy平面直角坐标系的第二象限内,存在沿+y方向的匀强电场,在x>0区域内存在一圆形匀强磁场(未画出)。一带负电粒子质量为m,电荷量为-q(q>0),从A点以速度v0沿与+x方向成夹角进入第二象限,带电粒子达到y轴上的B点时,速度沿+x方向,在第一象限中,带电粒子经过匀强磁场偏转后从x轴上的C点射出磁场,此时速度与+x方向夹角为。已知O、A两点之间的距离为2L,O、C两点之间的距离为3L。不计粒子重力,试求:
(1)匀强电场的电场强度E的大小;
(2)符合条件的匀强磁场的最小面积;
(3)在符合第(2)问条件下,带电粒子从A点运动到C点的总时间t。
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2026届河南南阳市方城县第一高级中学高三下学期猜题卷(三)物理试题
学校:______姓名:______班级:______考号:______
考生注意:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
1. 两个负子附着在同一个氦3原子核的两个质子上,使内部的电荷中和,从而使核力占据主导地位,这就可以使两个这样的氦3原子核发生聚变反应,反应方程为,则A和Z的值分别为
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据核电荷数和质量数守恒有,
故选C。
2. 如图所示,光滑绝缘水平面上三个点电荷A、B、C分别固定在边长为l的等边三角形的三个顶点上,其中A、B均带正电,电荷量均为Q,C带负电,电荷量大小为q,M、N、P分别为三条边的中点。静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A. N、P两点的电场强度相同
B. N点的电势比P点的电势高
C. 若由静止释放C,则C经过M点时的电势能最大
D. M点的电场强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据对称性可知,N、P两点的电场强度大小相等,方向不同,而它们的电势相等,故AB错误;
C.若由静止释放C,到达M点的过程中,静电力对C做正功,电势能减小,经过M点后,静电力做负功,电势能最大,在M点电势能最小,故C错误;
D.点电荷A、B产生的电场在M点的电场强度大小相等、方向相反,根据几何关系可知
M点的电场强度大小,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,人在岸上拉绳,开始时绳与水面夹角为,水对船的阻力恒为f。在船匀速靠岸的过程中,下列说法正确的是( )
A. 人拉绳的速度不变 B. 人拉绳的速度变大
C. 人拉绳的作用力F逐渐变大 D. 船受到的浮力逐渐变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据运动的分解可知
在船匀速靠岸的过程中,绳与水面夹角逐渐增大,人拉绳的速度变小,故AB错误;
CD.对船受力分析,由平衡条件可知,
解得,
可知人拉绳的作用力F逐渐变大,船受到的浮力逐渐变小,故C正确、D错误。
故选C。
4. 片片雪花洋洋洒洒从天而降,摄影师透过微距镜头,将雪花美丽而梦幻的瞬间留存下来。如图所示,利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像,图像中有一种彩色雪花,该雪花内部有一夹着空气的薄冰层,使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是( )
A. 利用光导纤维传递信息
B. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹
C. 观看3D电影
D. 泊松亮斑
【答案】B
【解析】
【详解】A.利用光导纤维传递信息,实现光纤通信,是全反射现象,原理与该现象不相同,A错误;
B.阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉,原理与该现象相同,B正确;
C.电影院放映3D影片,佩戴立体眼镜,形成立体效果,是光的偏振,原理与该现象不相同,C错误;
D.泊松亮斑是光的衍射,原理与该现象不相同,D错误。
故选B。
5. 一颗绕太阳运行的小行星,其轨道近日点和远日点到太阳的距离分别约为地球到太阳距离的4倍和6倍。关于该小行星,下列说法正确的是( )
A. 从远日点到近日点所受太阳引力大小逐渐减小
B. 公转周期约为地球公转周期的5倍
C. 在近日点加速度大小约为地球公转加速度的
D. 从近日点到远日点线速度大小逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.从远日点到近日点,小行星与太阳的距离r逐渐减小,由万有引力公式可知,引力逐渐增大,A错误。
D.根据开普勒第二定律,小行星从近日点到远日点过程中,线速度大小逐渐减小,D错误。
B.小行星轨道的半长轴为
由开普勒第三定律得
解得,B错误。
C.由万有引力提供向心力有
解得
近日点r=4R,则,C正确。
故选C。
6. 如图所示,边长为3.2m的正方形水池中心处有一喷泉,其喷口与水池边缘等高,可向四周斜向上45°连续喷出水流。重力加速度,不计空气阻力,要使水流恰好不喷出池外,喷口处水流的速度大小应为( )
A. 2m/s B. C. 4m/s D. 8m/s
【答案】C
【解析】
【详解】设喷口处水流的速度大小为,则运动过程中竖直方向
水平方向
解得,故选C。
7. 托卡马克是一种磁约束核聚变装置,其中心柱上的密绕螺线管(线圈)可以驱动附近由电子和离子组成的磁约束等离子体旋转形成等离子体电流,如图(a)所示。当线圈通以如图(b)所示的电流时,产生的等离子体电流方向(俯视)为( )
A. 顺时针 B. 逆时针 C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针
【答案】A
【解析】
【详解】由图(b)可知开始阶段流过CS线圈的电流正向减小,根据右手定则可知,CS线圈产生的磁场下端为N极,上端为S极,则穿过线圈周围某一截面的磁通量向下减小,由楞次定律可知产生的感应电场方向为顺时针方向(俯视),则产生的等离子体电流方向(俯视)为顺时针;同理在以后阶段通过CS线圈的电流反向增加时,情况与前一阶段等效,即产生的等离子体电流方向(俯视)仍为顺时针。
故选A。
二、多项选择题(第8~10题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,共18分)
8. 定值电阻R1、R2和R3及理想变压器按如图所示方式连接,已知R1∶R2∶R3=3∶2∶1,变压器原、副线圈匝数比为2∶1,原线圈接正弦交流电源。流过电阻R1、R2的电流分别为I1、I2,电阻R1、R2和R3的功率分别为P1、P2和P3,下列关系式正确的是( )
A. I1∶I2=1∶2 B. I1∶I2=2∶1
C. P2∶P3=1∶2 D. P1∶P3=3∶4
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.理想变压器,故A正确,B错误;
C.由得,,故C错误;
D.由,得,,故D正确。
故选AD。
9. 如图所示,图(a)中长木板Q静止于粗糙水平地面上,其形状为“L”形,小滑块P以的初速度滑上木板,时与长木板Q相撞并粘在一起。已知小滑块的质量为且两者运动的图像如图(b)所示。重力加速度大小g取,则( )
A. Q的质量为 B. 地面与木板之间的动摩擦因数为
C. 由于碰撞系统损失的机械能为 D. 时木板速度恰好为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A.设P的质量为,Q的质量为M,碰撞中系统动量守恒定律
根据图像可知,,,
解得,A正确;
B.设P与Q之间的动摩擦因数为,Q与地面之间的动摩擦因数为,根据图像可知,0-2s内P与Q的加速度分别为,
对P、Q分别受力分析,根据牛顿第二定律,
解得,B错误;
C.由于碰撞系统损失的机械能为
代入数据解得,C正确;
D.对碰撞后整体受力分析,由动量定理得
解得
因此木板速度恰好为零的时刻为,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,底部距地面高为H的箱子通过轻弹簧悬挂一个小球,小球距箱子底部的高度为h。现将箱子由静止释放,箱子落地后瞬间,速度减为零且不会反弹。此后的运动过程中,小球的最大速度为v且一直未碰到箱底,箱子对地面的压力最小值为零。忽略空气阻力,弹簧劲度系数为k且形变始终在弹性限度内。箱子和小球的质量均为m,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 弹簧弹力的最大值为3mg B. 箱子对地面的最大压力为3mg
C. 小球离地面的最小高度为 D. 箱子与地面碰撞损失的机械能为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.箱子落地后,小球做简谐运动,当小球位于最高点时,箱子对地面压力最小且为0,可知此时弹簧处于压缩状态,对箱子受力分析,可得弹力
对小球受力分析,可得回复力
方向向下。当小球位于最低点时,由简谐运动回复力的对称性,可知
方向向上,此时弹簧处于拉伸状态,根据
可得弹力最大值为
对箱子受力分析有
根据牛顿第三定律,可知箱子对地面压力最大值为,故A正确,B错误;
C.小球静止时,对小球受力分析,则有
解得弹簧伸长量为
在简谐最低点时有
解得弹簧伸长量为
联立可得小球离地面的最小高度为,故C错误;
D.小球简谐运动的速度最大,加速度为零,则有
解得
可知从箱子刚开始下落到小球简谐运动的速度最大,初末状态弹簧伸长量相等,弹性势能变化量为零。根据能量守恒有
解得,故D正确。
故选AD。
三、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 用下列器材测量小车质量:
待测小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫块、细线、打点计时器(包括纸带)、频率为50Hz的交流电源、刻度尺、6个槽码,每个槽码的质量均为m=10g。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
Ⅰ.按图甲安装好实验器材,跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角,用手轻拨小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列______________的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑;
Ⅱ.保持轨道倾角不变,取下1个槽码(即细线下端悬挂5个槽码),让小车拖着纸带沿轨道下滑,根据纸带上打的点迹测出加速度a;
Ⅲ.依次减少细线下端悬挂的槽码数量,重复步骤Ⅱ;
Ⅳ.以取下槽码的总个数n(1≤n≤6)的倒数为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出关系图线。
(2)请完成下列填空:
①下列说法正确的是__________(填正确答案标号)
A.接通电源后,再将小车从靠近打点计时器处释放
B.小车下滑时,位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行
C.为了减小实验误差,轨道一定要光滑
D.若细线下端悬挂着2个槽码,则小车在下滑过程中受到的合外力大小为4mg
②某次实验获得如图乙所示的纸带,相邻计数点间均有4个点未画出,则小车下滑的加速度a=_________m/s2
③写出随变化的关系式__________________________(用M、m、g、a、n表示);
④测得关系图线的斜率为2.50s2/m,已知重力加速度g=9.8m/s2,则小车质量M=________kg(保留三位有效数字)。
【答案】(1)等间距 (2) ①. AB##BA ②. 0.820 ③. ④. 0.185
【解析】
【小问1详解】
当小车做匀速直线运动时,在相等时间间隔内通过的位移相等,故打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑。
【小问2详解】
[1] A.先接通电源,待打点计时器稳定工作后,再释放小车,小车应从靠近打点计时器处释放,这样能保证纸带上记录的点更完整、准确,故A正确;
B.小车下滑时,为保证实验的准确性,应使细线始终与轨道平行,故B正确;
C.本实验通过改变槽码个数研究小车运动,即使轨道不光滑,只要保证小车所受合力可测量且能改变,就不影响实验,故轨道并非一定要光滑,故C错误;
D.若细线下端悬挂着2个槽码,小车加速下滑,槽码加速上升,槽码超重,故细线对小车的拉力大于2个槽码的重力,所以小车下滑过程中受到的合外力小于4mg,故D错误。
故选AB。
[2]根据题意可知,相邻计数点间的时间间隔为,小车下滑的加速度
[3]设轨道的倾角为,对小车,匀速时有
减小n个槽码后,对小车有
对槽码有
联立可得
[4]由题可知关系图线的斜率为2.50s2/m,由可得
解得
12. 某实验小组用伏安法测一节干电池的电动势和内阻。现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表(量程为0~0.6A,内阻约为)
C.电压表(量程为0~3V,内阻约为)
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补充完整。
(2)该实验小组连接好电路后进行实验,多次调节滑动变阻器,记录对应电流表、电压表的示数I、U,得到了如图乙所示的图像。根据图像可求得干电池的电动势和内阻,被测干电池的电动势______V,内阻______。(结果均保留两位小数)
(3)由于电流表不慎损坏,实验桌上还有一个电阻箱,该实验小组设计了如图丙所示的实验电路,多次改变电阻箱的阻值R,记录电压表的示数U,得到了如图丁所示的图像。且斜率为k、纵轴截距为b,则该干电池的电动势______,内阻______。(均选用k、b表示)
【答案】(1) (2) ①. 1.48(相差不大均可) ②. 0.80(相差不大均可)
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
因为干电池内阻约为零点几欧姆,远小于电压表内阻,因此采用相对电源的电流表外接法,电压表需要测量变阻器和电流表的电压,电路图如图
【小问2详解】
[1]根据欧姆定律有①
因此图截距为,由图乙可知
[2]由①知图斜率为,取图乙中直线与网格交点重合的两个点(0.10,1.40)和(0.40,1.16),计算内阻
【小问3详解】
[1][2]电压表示数
电流
联立解得
因此图像斜率
纵截距
推导出,
四、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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. 一列简谐横波在均匀弹性介质中沿轴正方向传播,传播速度。波源位于坐标原点处,时刻波源开始振动,振动方程为。介质中有一个质点,其平衡位置坐标为。
(1)求此简谐横波的周期和波长;
(2)从开始,求质点第一次到达波峰的时刻,以及到此时刻质点运动的路程。
【答案】(1)0.8s,8m
(2)0.9s,6cm
【解析】
【小问1详解】
简谐振动角频率与周期满足关系式
代入,解得
根据公式
可得波长为
【小问2详解】
波传播到质点的时间为,根据运动学公式,有
解得
波传到质点后,质点从平衡位置沿轴正方向起振,从起振到第一次到达波峰,需要的时间为
所以质点第一次到达波峰的时间为
质点从平衡位置运动四分之一周期到波峰,故
14. 嫦娥四号探测器的质量约为。其在月球着陆过程简化如下:在距月面处悬停,当发动机推力变为时,探测器竖直向下做匀加速直线运动。当发动机推力为时,做匀减速直线运动,刚好在距离月面时速度减为零。两个阶段加速度的大小相等,共用时。此后关闭发动机做自由落体运动,直到接触月球表面。月球表面重力加速度取,求:
(1)探测器接触月球表面时的速度的大小。
(2)发动机施加推力的差值的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
做自由落体运动有
解得
【小问2详解】
加速阶段有
有
又有
减速阶段有
有
又有
位移有
时间有
解得
15. 如图所示,在Oxy平面直角坐标系的第二象限内,存在沿+y方向的匀强电场,在x>0区域内存在一圆形匀强磁场(未画出)。一带负电粒子质量为m,电荷量为-q(q>0),从A点以速度v0沿与+x方向成夹角进入第二象限,带电粒子达到y轴上的B点时,速度沿+x方向,在第一象限中,带电粒子经过匀强磁场偏转后从x轴上的C点射出磁场,此时速度与+x方向夹角为。已知O、A两点之间的距离为2L,O、C两点之间的距离为3L。不计粒子重力,试求:
(1)匀强电场的电场强度E的大小;
(2)符合条件的匀强磁场的最小面积;
(3)在符合第(2)问条件下,带电粒子从A点运动到C点的总时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
将粒子的初速度分解得
所以粒子在第二象限的运动时间
又因为粒子受到电场力其加速度为 ,带电粒子运动到y轴上的B点时,速度沿+x方向,所以
解得
【小问2详解】
因为电场,所以B点纵坐标
解得B点坐标为
因为带电粒子经过匀强磁场偏转后从x轴上的C点射出磁场,速度与+x方向夹角为,所以粒子运动轨迹的圆心必然在以C点为端点,方向与-x方向夹角为的射线上。且该圆心到直线 的距离等于到C点的距离,所以有几何关系
解得
所以带电粒子的运动轨迹是以 为圆心,半径为 的一段圆弧。
所以该匀强磁场应该包含点与C点,其最小面积就是以该两点的连线为直径的圆的面积
【小问3详解】
将带电粒子从A点运动到C点的总运动时间t分为三部分。
第一部分为从A点运动到B点所用时间
第二部分为从B点到抵达磁场的边界所用时间
第三部分为带电粒子在磁场中运动的时间
所以总运动时间
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