精品解析:湖南郴州市重点高中2025-2026学年高二下学期5月期中物理试题
2026-06-24
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 湖南省 |
| 地区(市) | 郴州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.35 MB |
| 发布时间 | 2026-06-24 |
| 更新时间 | 2026-06-24 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58468854.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高二物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题: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. 下列说法正确的是( )
A. 从长沙到常德的路程与位移一定相等
B. 物体的运动需要力维持
C. 歼-20的速度很大,加速度可能很小
D. 苹果做自由落体运动时处于超重状态
2. 下列关于分子动理论的说法正确的是( )
A. 物体是由大量分子组成的
B. 分子在永不停息地做有规则运动
C. 分子间只存在引力
D. 在扩散现象中,温度越低,扩散得越快
3. 开普勒行星运动规律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动。某卫星沿椭圆轨道绕地球运行的示意图如图所示,地球半径为,卫星的近地点在地球表面上方处,卫星的远地点到地心的距离为,则下列说法正确的是( )
A. 卫星在点和点的加速度大小之比为
B. 卫星在点的运行速率小于在点的运行速率
C. 卫星在点和点受到的万有引力大小之比为
D. 卫星在点和点与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为
4. 云南某小型水电站通过远距离输电线路向城镇供电,简化电路图如图所示。水电站输出电压保持不变,升压变压器原、副线圈的匝数比,输电线采用横截面积、电阻率的铝线。当城镇用电功率时,降压变压器输入电压。现因冬季取暖需求,城镇用电功率增加,若忽略变压器的能量损耗,下列说法正确的是( )
A. 输电线总电阻为
B. 城镇用电功率增加,输电线上损耗的功率减小
C. 水电站到城镇的输电距离
D. 若输电线改用相同长度、横截面积为的铜线,输电线总电阻将增大
5. 质谱仪在众多科学研究和实际应用领域中都发挥着重要作用。如图所示为某一质谱仪,某种带电粒子从O点由静止出发,经过加速电场和速度选择器,进入磁场后打在荧光屏上,粒子轨迹如图中虚线所示。若、、以及圆周运动的半径为已知量,下列说法正确的是( )
A. 该粒子带负电
B. 该粒子的速度为
C. 该粒子的比荷为
D. 该速度选择器中电场强度为
6. 2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。若装备方队的作战群由静止出发以相同的加速度行驶一段时间,达到速度后改为匀速行驶,且各作战群保持相距,匀速通过天安门广场,则各作战群出发时间间隔为( )
A. B. C. D.
7. 如图甲所示,一点电荷(不计重力)在辐向电场中围绕圆心做匀速圆周运动,轨迹所在处的电场强度大小均为。如图乙所示,同一点电荷在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动。已知点电荷两次做圆周运动的周期相等,轨迹的半径均为。关于该点电荷,下列说法正确的是( )
A. 点电荷粒子可能带负电
B. 两种情形点电荷一定都是逆时针转动
C. 点电荷的比荷为
D. 点电荷运动的周期为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,手握绳的端使绳在竖直方向做简谐运动,形成的一列简谐横波以速度沿轴正方向传播,时刻,在轴上、b间的简谐横波如图所示,从此时刻开始,点处质点经过时间刚好第1次到达波峰,则下列说法正确的是( )
A. 端的振动频率为
B. 时刻,端正处于波峰位置
C. 若将波的振动频率增大一倍,则波的传播速度也增大一倍
D. 若将波的振动频率增大为原来的2倍,则简谐横波的波长变为原来的一半
9. 雨滴下降时不仅受重力,还会受到空气阻力的作用。空气阻力与速度的关系较为复杂,当雨滴刚开始下落时,速度较小,空气阻力也较小,随着下落速度的增加,空气阻力迅速增大。若假设空气阻力与速度大小的关系为,其中为某一定值。某次暴雨时,质量为雨滴从的高空下落,只受重力和空气阻力。自下落开始计时,经过时间后达到最大速度,重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 雨滴下降的总时间为
B. 雨滴下降20m达到最大速度
C. 前3s内雨滴克服空气阻力做功
D. 前3s内雨滴受到空气阻力的冲量大小为
10. 如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ,距离为,与左侧M、P间连接的电阻构成一个固定的水平U形导体框架,导轨电阻不计且足够长。框架置于一个方向竖直向下,范围足够大的匀强磁场中,磁感应强度大小为,磁场左侧边界是。质量为、电阻为、长度为的导体棒垂直放置在两导轨上,并与导轨接触良好,给导体棒一个水平向右的初速度进入磁场区域。下列说法正确的是( )
A. 导体棒在磁场中运动时,通过电阻的电流方向为
B. 导体棒进入磁场瞬间的加速度大小为
C. 导体棒运动的全过程中,电阻上产生的热量为
D. 导体棒在磁场中运动的位移为
三、非选择题:共57分。
11. 某同学用如图甲所示装置测量物块与长木板间的动摩擦因数,长木板固定在水平桌面上,绕过定滑轮和动滑轮的轻绳一端连接在物块上,另一端连接在测力计上,重力加速度为g。
(1)先用游标卡尺测出遮光片的宽度,示数如图乙所示,则遮光片的宽度d=_____mm;
(2)实验前,调节定滑轮的高度,使牵引物块的轻绳与长木板平行,调节测力计的位置,使动滑轮两边的轻绳_____;
(3)实验时,让物块从长板上的A点(图中未标出)由静止释放,记录物块通过光电门时遮光片挡光的时间及对应的测力计的示数,改变悬挂钩码的质量多次实验,每次均让物块从长木板上的A点由静止释放,得到多组通过光电门时遮光片挡光的时间l及对应的测力计的示数F,测得物块在A点时遮光片到光电门的距离为x,可得物体经过光电门时的速度大小v=_____(用d、t表示);作图像,得到图像的斜率为k,与纵轴的截距为b,则求得物块与长木板间的动摩擦因数μ=_____(用b、d、k、g、x表示)。
12. 某同学想结合如图所示电路图组装一个简易欧姆表。现已知电源电动势内阻,电流计量程为,内阻。
(1)按照惯用标准,图甲中的A为_____________(填“红”或“黑”)表笔
(2)实验室滑动变阻器有两种,一种最大阻值,另一种最大阻值,根据实验原理应该选择_____________(填“”或“”)
(3)现对表盘进行欧姆挡标度,则表头G表盘上“”处应标的数值为_____________Ω
(4)由于电源使用时间较长导致电动势不变,内阻略微增大,则正确使用此欧姆表测电阻时测量值与真实值相比_____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
13. 图甲为一玻璃半球的截面图,其半径为R,O点为球心,AB为直径,现有均匀分布的红光垂直半球的底面射入半球。已知球冠(不含圆底面)的表面积S=2πRh(如图乙所示,其中R为球的半径,h为球冠的高),光在真空中传播的速度为c,玻璃对红光的折射率n=1.25,已知sin 53°=0.8,只考虑首次射到球面的光。
(1)求从半球面射出的光中,在玻璃半球内传播的最短时间t;
(2)求整个半球面透光的面积S;若将入射光由红光换成绿光,请判断半球面透光的面积变大还是变小;
(3)求在玻璃半球中发生全反射的光占所有射入半球底面的光的比例k。
14. 牛顿提出过“恢复系数”的概念,假设碰撞为一维碰撞,两质点碰前的速度分别为、,碰后的速度为、,则恢复系数等于相对分离速度与相对接近速度之比,即。如图所示,光滑水平台面的右侧平滑连接一倾角为30°、长的斜面。物块A和B(可视为质点)均置于台面上,,。现使物块A以速度向右运动,与B发生正碰,取重力加速度大小。
(1)若为弹性碰撞,求碰后瞬间A和B在台面上的速度和;
(2)若碰后物块B恰好平抛至斜面的中点位置,求碰撞的恢复系数。
15. 如图所示,在平面直角坐标系中,第一象限存在磁感应强度大小、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,第二象限存在方向竖直向上、电场强度大小的匀强电场。足够长的绝缘水平传送带左传动轮正上方恰好位于坐标原点,传送带处于停转状态。一电荷量、质量的物块从半径的光滑圆弧轨道的顶端由静止开始下滑,恰好从原点水平滑上传送带,沿传送带平稳滑行一段距离后停在传送带上。物块可视为质点,运动过程电荷量保持不变,物块与传送带间的动摩擦因数,物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小。
(1)求物块刚滑到传送带点的速度大小;
(2)求从物块滑上传送带到摩擦力功率最大的过程中摩擦力做的功;
(3)若传送带逆时针匀速转动,物块从原点滑上传送带经历后返回点且恰好与传送带共速,求传送带逆时针转动的速度大小。
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高二物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题: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. 下列说法正确的是( )
A. 从长沙到常德的路程与位移一定相等
B. 物体的运动需要力维持
C. 歼-20的速度很大,加速度可能很小
D. 苹果做自由落体运动时处于超重状态
【答案】C
【解析】
【详解】A.路程是标量,位移是矢量,二者物理性质不同无法直接说相等;且从长沙到常德的运动轨迹不是单向直线,路程大于位移的大小,故A错误;
B.根据牛顿第一定律,力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力维持,故B错误;
C.加速度是速度的变化率,满足,其大小与速度大小无直接关联,当歼-20以极大速度匀速飞行时加速度为0,因此速度很大时加速度可能很小,故C正确;
D.超重的判定条件是加速度方向向上,苹果做自由落体运动时加速度为重力加速度、方向向下,处于完全失重状态,故D错误。
故选C。
2. 下列关于分子动理论的说法正确的是( )
A. 物体是由大量分子组成的
B. 分子在永不停息地做有规则运动
C. 分子间只存在引力
D. 在扩散现象中,温度越低,扩散得越快
【答案】A
【解析】
【详解】A.分子动理论的基本内容明确指出物体是由大量分子组成的,故A正确;
B.分子在永不停息地做无规则热运动,并非有规则运动,故B错误;
C.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,并非只存在引力,故C错误;
D.扩散现象的快慢与温度正相关,温度越高分子无规则运动越剧烈,扩散越快,温度越低扩散越慢,故D错误。
故选A。
3. 开普勒行星运动规律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动。某卫星沿椭圆轨道绕地球运行的示意图如图所示,地球半径为,卫星的近地点在地球表面上方处,卫星的远地点到地心的距离为,则下列说法正确的是( )
A. 卫星在点和点的加速度大小之比为
B. 卫星在点的运行速率小于在点的运行速率
C. 卫星在点和点受到的万有引力大小之比为
D. 卫星在点和点与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供合外力
解得加速度
由题意知,近地点到地心的距离
远地点到地心的距离
则卫星在点和点的加速度大小之比,故A正确;
B.点为远地点,点为近地点,根据开普勒第二定律,卫星在近地点的速率大于在远地点的速率,即,故B错误;
C.根据万有引力定律
卫星在点和点受到的万有引力大小之比,故C错误;
D.根据开普勒第二定律,卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等,比值为,故D错误。
故选A。
4. 云南某小型水电站通过远距离输电线路向城镇供电,简化电路图如图所示。水电站输出电压保持不变,升压变压器原、副线圈的匝数比,输电线采用横截面积、电阻率的铝线。当城镇用电功率时,降压变压器输入电压。现因冬季取暖需求,城镇用电功率增加,若忽略变压器的能量损耗,下列说法正确的是( )
A. 输电线总电阻为
B. 城镇用电功率增加,输电线上损耗的功率减小
C. 水电站到城镇的输电距离
D. 若输电线改用相同长度、横截面积为的铜线,输电线总电阻将增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据理想变压器变压比
可得
输送回路电流
输电线电阻分压
输电线电阻,故A错误;
B.城镇用电功率增加,并联负载增加,总电阻减小,等效电阻减小,输送回路电流增大,输电线上损耗的功率增大,故B错误;
C.根据电阻定律
可求输送回路导线的总长度为
则水电站到城镇的输电距离,故C正确;
D.根据电阻定律,改用相同长度、横截面积为的铜线后,输电线总电阻减小,故D错误。
故选C。
5. 质谱仪在众多科学研究和实际应用领域中都发挥着重要作用。如图所示为某一质谱仪,某种带电粒子从O点由静止出发,经过加速电场和速度选择器,进入磁场后打在荧光屏上,粒子轨迹如图中虚线所示。若、、以及圆周运动的半径为已知量,下列说法正确的是( )
A. 该粒子带负电
B. 该粒子的速度为
C. 该粒子的比荷为
D. 该速度选择器中电场强度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.粒子在磁场中逆时针偏转,根据左手定则可知粒子带正电,选项A错误;
BC.在加速电场中
在磁场中有
解得,
选项B正确,C错误;
D.在速度选择器中
解得
选项D错误。
故选B。
6. 2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。若装备方队的作战群由静止出发以相同的加速度行驶一段时间,达到速度后改为匀速行驶,且各作战群保持相距,匀速通过天安门广场,则各作战群出发时间间隔为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】各作战群的运动规律完全一致,先做初速度为0的匀加速直线运动,达到速度后做匀速直线运动,匀速阶段速度均为,相对速度为0,因此匀速阶段的间距保持恒定为。设出发时间间隔为,当两个作战群均进入匀速阶段后,早出发的作战群比晚出发的作战群多运动的时间为,多行驶的位移等于间距,即
解得
故选D。
7. 如图甲所示,一点电荷(不计重力)在辐向电场中围绕圆心做匀速圆周运动,轨迹所在处的电场强度大小均为。如图乙所示,同一点电荷在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中做匀速圆周运动。已知点电荷两次做圆周运动的周期相等,轨迹的半径均为。关于该点电荷,下列说法正确的是( )
A. 点电荷粒子可能带负电
B. 两种情形点电荷一定都是逆时针转动
C. 点电荷的比荷为
D. 点电荷运动的周期为
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲中,点电荷受到的电场力提供向心力,方向与场强方向相同,所以点电荷一定带正电,故A错误;
B.图甲中,电场力指向圆心,与速度方向无关,点电荷顺时针或逆时针转动均可;图乙中,由点电荷带正电及左手定则可知,点电荷一定沿逆时针转动,故B错误;
C.对图甲有
对图乙有
联立解得,故C正确;
D.点电荷运动的周期为,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,手握绳的端使绳在竖直方向做简谐运动,形成的一列简谐横波以速度沿轴正方向传播,时刻,在轴上、b间的简谐横波如图所示,从此时刻开始,点处质点经过时间刚好第1次到达波峰,则下列说法正确的是( )
A. 端的振动频率为
B. 时刻,端正处于波峰位置
C. 若将波的振动频率增大一倍,则波的传播速度也增大一倍
D. 若将波的振动频率增大为原来的2倍,则简谐横波的波长变为原来的一半
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图可知,波传到点,点左侧为波峰,波向右传播,根据微平移法可知,点起振方向向上。点从平衡位置第一次到达波峰需要。由题意
解得
则频率。故A错误;
B.时刻,点位于平衡位置。时,点振动了,到达波峰位置,故B正确;
C.波速由介质决定,与频率无关。频率增大,波速不变。故C错误;
D.由可知,波速不变,若频率增大为原来的倍,则波长变为原来的一半。故D正确。
故选BD。
9. 雨滴下降时不仅受重力,还会受到空气阻力的作用。空气阻力与速度的关系较为复杂,当雨滴刚开始下落时,速度较小,空气阻力也较小,随着下落速度的增加,空气阻力迅速增大。若假设空气阻力与速度大小的关系为,其中为某一定值。某次暴雨时,质量为雨滴从的高空下落,只受重力和空气阻力。自下落开始计时,经过时间后达到最大速度,重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 雨滴下降的总时间为
B. 雨滴下降20m达到最大速度
C. 前3s内雨滴克服空气阻力做功
D. 前3s内雨滴受到空气阻力的冲量大小为
【答案】AB
【解析】
【详解】AB.平衡时
解得
前3s过程中,根据动量定理有
则有
解得
即下降20m达到最大速度,之后做匀速直线运动,用时间98s,则计算可得总时间为101s,故AB正确;
C.根据动能定理
可计算前3s内雨滴克服空气阻力做功Wf=0.075J
故C错误;
D.根据动量定理
可计算前3s内雨滴受到空气阻力的冲量大小为
故D错误。
故选AB。
10. 如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ,距离为,与左侧M、P间连接的电阻构成一个固定的水平U形导体框架,导轨电阻不计且足够长。框架置于一个方向竖直向下,范围足够大的匀强磁场中,磁感应强度大小为,磁场左侧边界是。质量为、电阻为、长度为的导体棒垂直放置在两导轨上,并与导轨接触良好,给导体棒一个水平向右的初速度进入磁场区域。下列说法正确的是( )
A. 导体棒在磁场中运动时,通过电阻的电流方向为
B. 导体棒进入磁场瞬间的加速度大小为
C. 导体棒运动的全过程中,电阻上产生的热量为
D. 导体棒在磁场中运动的位移为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据右手定则判断,导体棒向右运动切割磁感线,棒中感应电流方向由下向上,在外电路中电流从M经电阻R流向P,即通过电阻的电流方向为,故A错误;
B.导体棒进入磁场瞬间,产生的感应电动势
回路中的感应电流
导体棒受到的安培力
根据牛顿第二定律
解得加速度大小,故B正确;
C.导体棒运动的全过程中,根据能量守恒定律,导体棒的动能全部转化为电路中的焦耳热,总热量
由于R与r串联,热量与电阻成正比,电阻R上产生的热量,故C错误;
D.对导体棒在磁场中运动的全过程应用动量定理,取向右为正方向,有 -
即
其中通过截面的电荷量
联立解得导体棒在磁场中运动的位移,故D正确。
故选BD。
三、非选择题:共57分。
11. 某同学用如图甲所示装置测量物块与长木板间的动摩擦因数,长木板固定在水平桌面上,绕过定滑轮和动滑轮的轻绳一端连接在物块上,另一端连接在测力计上,重力加速度为g。
(1)先用游标卡尺测出遮光片的宽度,示数如图乙所示,则遮光片的宽度d=_____mm;
(2)实验前,调节定滑轮的高度,使牵引物块的轻绳与长木板平行,调节测力计的位置,使动滑轮两边的轻绳_____;
(3)实验时,让物块从长板上的A点(图中未标出)由静止释放,记录物块通过光电门时遮光片挡光的时间及对应的测力计的示数,改变悬挂钩码的质量多次实验,每次均让物块从长木板上的A点由静止释放,得到多组通过光电门时遮光片挡光的时间l及对应的测力计的示数F,测得物块在A点时遮光片到光电门的距离为x,可得物体经过光电门时的速度大小v=_____(用d、t表示);作图像,得到图像的斜率为k,与纵轴的截距为b,则求得物块与长木板间的动摩擦因数μ=_____(用b、d、k、g、x表示)。
【答案】(1)1.70
(2)竖直 (3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以遮光片的宽度为
【小问2详解】
调节定滑轮的高度,使牵引物块的轻绳与长木板平行,调节测力计的位置,使动滑轮两边的轻绳竖直。
【小问3详解】
[1][2]设物块的质量为M,根据牛顿第二定律,,
联立可得
结合题意有,
解得
12. 某同学想结合如图所示电路图组装一个简易欧姆表。现已知电源电动势内阻,电流计量程为,内阻。
(1)按照惯用标准,图甲中的A为_____________(填“红”或“黑”)表笔
(2)实验室滑动变阻器有两种,一种最大阻值,另一种最大阻值,根据实验原理应该选择_____________(填“”或“”)
(3)现对表盘进行欧姆挡标度,则表头G表盘上“”处应标的数值为_____________Ω
(4)由于电源使用时间较长导致电动势不变,内阻略微增大,则正确使用此欧姆表测电阻时测量值与真实值相比_____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
【答案】(1)红 (2)300Ω
(3)200 (4)不变
【解析】
【小问1详解】
欧姆表电流方向为红进黑出,所以与接线柱A相连的是电源的负极,则与接线柱A相连的表笔颜色应是红色。
【小问2详解】
欧姆表的内阻为
根据实验原理应该选择300Ω。
【小问3详解】
欧姆表的指针恰好指在电流刻度的3mA处,则
【小问4详解】
电池电动势不变,内阻变大,欧姆表仍能调零
可知,总内阻不变,按正确使用方法在测电阻时,指针偏转角度与电源内阻较小时相同,其测量结果与原结果相比将不变。
13. 图甲为一玻璃半球的截面图,其半径为R,O点为球心,AB为直径,现有均匀分布的红光垂直半球的底面射入半球。已知球冠(不含圆底面)的表面积S=2πRh(如图乙所示,其中R为球的半径,h为球冠的高),光在真空中传播的速度为c,玻璃对红光的折射率n=1.25,已知sin 53°=0.8,只考虑首次射到球面的光。
(1)求从半球面射出的光中,在玻璃半球内传播的最短时间t;
(2)求整个半球面透光的面积S;若将入射光由红光换成绿光,请判断半球面透光的面积变大还是变小;
(3)求在玻璃半球中发生全反射的光占所有射入半球底面的光的比例k。
【答案】(1)
(2)πR2,变小
(3)
【解析】
【小问1详解】
由光学知识有sin C=,n=
解得C=53°,v=
如图所示,由几何关系知最短路径是刚好发生全反射的光线的传播路径,最短路程L=Rcos C
光在玻璃半球内传播的最短时间t=。
【小问2详解】
整个半球面透光的面积S=2πRh
h=R-L
解得S=πR2
若将入射光由红光换成绿光,折射率变大,临界角变小,则半球面透光的面积变小。
【小问3详解】
由几何关系知,不能在球面发生全反射的光对应射到半球底面的面积
发生全反射的光与射入到半球底面的光的比例
解得k=。
14. 牛顿提出过“恢复系数”的概念,假设碰撞为一维碰撞,两质点碰前的速度分别为、,碰后的速度为、,则恢复系数等于相对分离速度与相对接近速度之比,即。如图所示,光滑水平台面的右侧平滑连接一倾角为30°、长的斜面。物块A和B(可视为质点)均置于台面上,,。现使物块A以速度向右运动,与B发生正碰,取重力加速度大小。
(1)若为弹性碰撞,求碰后瞬间A和B在台面上的速度和;
(2)若碰后物块B恰好平抛至斜面的中点位置,求碰撞的恢复系数。
【答案】(1)4m/s,方向向左,8m/s,方向向右
(2)0.5
【解析】
【小问1详解】
根据弹性碰撞规律有,
解得、
即A的速度向左、大小为,B的速度向右、大小为。
【小问2详解】
物块B恰好平抛到达点,由平抛运动规律得,
解得B做平抛运动的初速度
根据动量守恒定律有
解得
代入恢复系数公式可得
15. 如图所示,在平面直角坐标系中,第一象限存在磁感应强度大小、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,第二象限存在方向竖直向上、电场强度大小的匀强电场。足够长的绝缘水平传送带左传动轮正上方恰好位于坐标原点,传送带处于停转状态。一电荷量、质量的物块从半径的光滑圆弧轨道的顶端由静止开始下滑,恰好从原点水平滑上传送带,沿传送带平稳滑行一段距离后停在传送带上。物块可视为质点,运动过程电荷量保持不变,物块与传送带间的动摩擦因数,物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小。
(1)求物块刚滑到传送带点的速度大小;
(2)求从物块滑上传送带到摩擦力功率最大的过程中摩擦力做的功;
(3)若传送带逆时针匀速转动,物块从原点滑上传送带经历后返回点且恰好与传送带共速,求传送带逆时针转动的速度大小。
【答案】(1)6m/s
(2)
(3)9m/s
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理有
解得
【小问2详解】
物块滑上传送带后,受力分析有
物块在传送带上运动所受摩擦力
物块在传送带上运动所受摩擦力的功率
联立解得
整理得
当,即时,物块在传送带上运动所受摩擦力的功率最大,根据动能定理有
解得从物块滑上传送带到摩擦力功率最大时摩擦力做的功
【小问3详解】
物块从点进入后向右做减速运动,取时间微元,根据动量定理有
求和得
代入数据得
物块向左做加速运动,取时间微元,设传送带逆时针转动的速度为,根据动量定理有
求和得
代入数据得
又
联立解得
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