精品解析:云南德宏州瑞丽市第一民族中学2025-2026学年高三下学期期中考试物理试卷
2026-07-23
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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 | 高三 |
| 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) | 云南省 |
| 地区(市) | 德宏傣族景颇族自治州 |
| 地区(区县) | 瑞丽市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.57 MB |
| 发布时间 | 2026-07-23 |
| 更新时间 | 2026-07-23 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58938137.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025-2026学年高三年级下学期期中考试
物理试卷
满分100分,考试时间75分钟。
第I卷(选择题,共46分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求;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)
1. 钚的放射性同位素静止时衰变为铀核和粒子,并放出能量为0.097MeV的光子。已知的质量为的质量为235.0439u,粒子的质量为相当于的能量。则( )
A. 发生衰变时的核反应方程是
B. 的半衰期为24100年,则经过12050年有一半的该原子核发生衰变
C. 若衰变放出的光子的动量可忽略,则衰变后产生的粒子与的动量相同
D. 若衰变放出的光子的动量可忽略,则衰变后产生的粒子的动能约为5.0337MeV
2. 如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。R从坐标原点以的速度沿y轴正方向匀速上浮的同时,玻璃管沿x轴正方向做初速度为0的匀加速直线运动。测出某时刻R的坐标为。下列说法正确的是( )
A. R在坐标为处的速度为10cm/s
B. R在坐标为处的速度为8cm/s
C. R的加速度为
D. R的运动轨迹为直线
3. 如图所示,弹性橡皮绳两端绕过光滑定滑轮C分别固定于A、B两点。光滑动滑轮D下方悬挂一物体,为弹性绳的原长,A、C在同一水平线上,弹性绳的弹力大小遵循胡克定律,忽略弹性绳的重力。以下说法正确的是( )
A. 若悬挂点A缓慢竖直向上移,则物体也竖直向上移动
B. 若悬挂点A缓慢竖直向上移,则弹性绳的弹力增大
C. 若悬挂点A缓慢水平向左移,则物体也水平向左移动
D. 若悬挂点A缓慢水平向左移,则弹性绳的弹力大小不变
4. 如图所示,点和点称为地月连线上的拉格朗日点,这两点到地球球心的距离为、,地球球心与月球球心之间距离为。在拉格朗日点处的物体在地球与月球的共同作用下,可与月球同步绕地球转动。在地月连线上另一侧还有一个拉格朗日点,点到地球球心距离为。则( )
A. B. C. D.
5. 在电荷量为的点电荷产生的电场中,将无限远处的电势规定为零时,距离该点电荷处的电势为,其中为静电力常量。如图所示,在、两点分别固定一个负点电荷和一个正点电荷,是的中点,是的中点。现使处的负点电荷沿直线向着正点电荷运动,从运动到静电力做功9J,则从到静电力做功为( )
A. 1.5J B. 3J C. 4.5J D. 6J
6. 如图,a、b两列波的波源分别位于x=0与x=16m处,某时刻a波传到x=2m处,b波传到x=7m处,已知a波的频率,则( )
A. 两列波起振方向相同
B. b波的频率
C. a波比b波滞后3.5s起振
D. 再经过5s,平衡位置位于5m处的质点位移为0,且向上振动
7. 如图所示,将一粗细均匀的导线绕成上底长为、下底长为的梯形导线框,导线框竖直放置,处于磁感应强度大小为、方向垂直向外的匀强磁场中。将位于梯形导线框中位线的左、右两点接入电路中,并通以从左向右的电流。关于导线框受到的安培力,以下说法中正确的是( )
A. B. ,方向竖直向上
C. ,方向竖直向下 D. ,方向竖直向下
8. 如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比为,副线圈电路中定值电阻与灯泡并联,原线圈中的灯泡与副线圈中的灯泡相同,当输入端接入一正弦交变电源后,电路中两个灯泡均恰好正常发光,已知灯泡的铭牌为(18V,9W),下列说法正确的是( )
A. 灯泡正常发光时的电阻为 B. 原线圈的输入功率为
C. 副线圈中的电流为 D. 定值电阻
9. 如图所示,液位传感器核心为一等腰直角棱镜。一单色激光垂直OA边入射,当补偿液液面低于C点时,AB面恰好发生全反射;高于C点时,全反射被破坏,触发预警。则( )
A. 棱镜在空气中的折射率为
B. 若光源左移,须下移探测器以接收信号
C. 当液面高于C点,反射光强减弱
D. 更换折射率更大的补偿液,当液面高于C点,全反射不会被破坏
10. 如图所示,倾角为的足够长光滑平行导轨固定在绝缘水平面上,两导轨之间接一电感线圈,匀强磁场垂直导轨平面向下,一金属棒垂直放在导轨上,与导轨接触良好。电感线圈的自感电动势正比于电路中电流随时间的变化率,即(为自感系数),电感线圈的直流电阻、金属棒和导轨的电阻均忽略不计,则金属棒由静止释放后,以下说法正确的是( )
A. 金属棒在导轨上先加速下滑,再匀速下滑
B. 感应电流与金属棒的位移成正比
C. 金属棒加速下滑过程中的加速度与位移为线性关系
D. 若仅将磁感应强度减半,则金属棒加速下滑的位移加倍
三、解答题
11. 某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s,打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s(结果均保留2位小数)。
若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为_________。
12. 基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:型号铂电阻、电源E(电动势,内阻不计)、电流表(量程,内阻)、电流表(量程,内阻约)、定值电阻(阻值)、定值电阻(阻值)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,型号铂电阻测温时的工作电流在之间,在范围内,铂电阻的阻值随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在范围内,温度每升高,该铂电阻的阻值增加________;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是________(填“甲”或“乙”),保护电阻R应选________(填“”或“”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得示数为,示数如图(c)所示,该示数为________,则所测温度为________(计算结果保留2位有效数字)。
13. 如图,一端封闭、另一端足够长的粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在左管中。当温度为时,被封闭的气柱长,两边水银柱高度差,大气压强。求:
(1)为使左端水银面下降,封闭气体温度应变为多少(结果保留一位小数);
(2)让封闭气体的温度重新再回到并保持不变,为使封闭气柱长度变为,则还需向开口端注入的水银柱长度为多少。
14. 如图所示,直角坐标系xOy平面内,绝缘等腰直角三角形框架ACD底边CD中点位于原点O,,AC、AD边上有关于y轴对称的小孔N、M。三角形框架ACD内有沿y轴正方向的匀强电场,框架外至圆心在O点、半径为2L的半圆形边界内有垂直于纸面向里的匀强磁场。质量为m、电量为、不计重力的带电粒子以初速度从O点沿方向射入电场,经过小孔M垂直于AD进入磁场区域,与绝缘框架碰撞后原速返回。调节匀强磁场磁感应强度为某些值时,粒子能绕过A点回到出发点O,此后重复做周期性运动。求:
(1)粒子经过M点时速度大小;
(2)O与M两点间的电势差以及电场强度E的大小;
(3)粒子运动周期最长时磁感应强度大小B。
15. 倾角θ=37°的传送带以v0=2m/s的速度顺时针转动,某时刻将质量mA=1kg的小物块A轻放在传送带顶端,与此同时另一质量mB=2kg的小物块B从传送带底端以初速度vB=7m/s沿传送带上滑,当物块B上滑至最大位移时恰与物块A发生弹性正碰,碰撞时间t=1.0×10−3s。已知两物块与传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)物块B沿传送带上滑的最大位移;
(2)物块A从释放到与物块B相碰的过程中,物块A与传送带因摩擦产生的热量;
(3)物块A与B碰撞的过程中,A对B的平均作用力的大小(忽略重力的影响)。
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2025-2026学年高三年级下学期期中考试
物理试卷
满分100分,考试时间75分钟。
第I卷(选择题,共46分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求;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)
1. 钚的放射性同位素静止时衰变为铀核和粒子,并放出能量为0.097MeV的光子。已知的质量为的质量为235.0439u,粒子的质量为相当于的能量。则( )
A. 发生衰变时的核反应方程是
B. 的半衰期为24100年,则经过12050年有一半的该原子核发生衰变
C. 若衰变放出的光子的动量可忽略,则衰变后产生的粒子与的动量相同
D. 若衰变放出的光子的动量可忽略,则衰变后产生的粒子的动能约为5.0337MeV
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据质量数与电荷数守恒有239=235+4,94=92+2
则的衰变方程为,故A错误;
B.半衰期是大量原子核的统计规律,对少数原子核不适用,即使核数量较多,经过12050年衰变的原子核数量也可能没有一半,故B错误;
C.若衰变放出的光子的动量可忽略,根据动量守恒定律知,衰变后产生的粒子和的动量大小相等,方向相反,故C错误;
D.释放的核能MeV
根据动量守恒定律知粒子和的动量大小相等,则根据可知,动能之比等于质量数的反比、则粒子的动能MeV,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。R从坐标原点以的速度沿y轴正方向匀速上浮的同时,玻璃管沿x轴正方向做初速度为0的匀加速直线运动。测出某时刻R的坐标为。下列说法正确的是( )
A. R在坐标为处的速度为10cm/s
B. R在坐标为处的速度为8cm/s
C. R的加速度为
D. R的运动轨迹为直线
【答案】A
【解析】
【详解】ABC.小圆柱体R在y轴方向做匀速运动,由得,运动时间
x轴方向玻璃管做初速度为0的匀加速直线运动,由得,加速度
此时x轴方向速度
R在坐标为处的速度为,代入数据解得,故BC错误,A正确;
D、设R的速度与x轴正方向的夹角为,则
由于(恒定),,因此随时间增加而减小,即夹角逐渐变小,所以R的运动轨迹为曲线,故D错误。
故选A。
3. 如图所示,弹性橡皮绳两端绕过光滑定滑轮C分别固定于A、B两点。光滑动滑轮D下方悬挂一物体,为弹性绳的原长,A、C在同一水平线上,弹性绳的弹力大小遵循胡克定律,忽略弹性绳的重力。以下说法正确的是( )
A. 若悬挂点A缓慢竖直向上移,则物体也竖直向上移动
B. 若悬挂点A缓慢竖直向上移,则弹性绳的弹力增大
C. 若悬挂点A缓慢水平向左移,则物体也水平向左移动
D. 若悬挂点A缓慢水平向左移,则弹性绳的弹力大小不变
【答案】C
【解析】
【详解】B.设弹性绳与竖直方向的夹角为,间的水平距离为,弹性绳劲度系数为,悬挂物的质量为;同一根绳张力处处相等,平衡时、与竖直方向夹角相等,悬挂物竖直方向受力平衡,弹性绳形变量为
受力满足
其中、为、的竖直投影高度;若悬挂点A缓慢竖直向上移,两段弹性绳总竖直投影高度之和恒定不变,另有弹性绳整体水平总跨度不变,可知总形变量不变,弹性绳弹力不变,故B错误;
A.由上述分析可知,保持不变, 两边绳子夹角不变、角度全程不变,悬挂点A缓慢竖直向上移过程中,物体及所连滑轮会沿着右侧CD绳子方向,顺着绳平移靠近定滑轮C点,故A错误;
D.由几何关系可知,弹性绳形变量满足
若悬挂点A缓慢水平向左移,则间的水平距离增大,两边绳子夹角以及角度逐渐增大,因竖直方向受力平衡可知
逐渐减小,弹性绳弹力逐渐增大,故D错误;
C.由上述分析可知,两段弹性绳总竖直投影高度之和恒定不变,且平衡时、与竖直方向夹角相等,可知
点的水平位置始终位于两点的水平中点处,若悬挂点A缓慢水平向左移,则物体也水平向左移动,故C正确。
故选C。
4. 如图所示,点和点称为地月连线上的拉格朗日点,这两点到地球球心的距离为、,地球球心与月球球心之间距离为。在拉格朗日点处的物体在地球与月球的共同作用下,可与月球同步绕地球转动。在地月连线上另一侧还有一个拉格朗日点,点到地球球心距离为。则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】与月球同步绕地球运动,指的是以月球绕地球运动的角速度绕地球运动,设该角速度为,地球质量为,月球质量为,考虑到受力方向,质量为的物体在、、处以及月球轨道上的运动的牛顿第二定律方程分别为
具体解出这些半径比较是困难的,因此采取定性比较的方法。已知,只需将这几个半径作为中间量与比较确定其范围。假设,处的牛顿第二定律方程变为
由月球轨道上的牛顿第二定律方程知,此式左侧大于右侧,当增大时左式减小,右式增大,方程才有可能成立,因此,同理可假设并列出此时处的牛顿第二定律方程
由处的牛顿第二定律方程知,此式左侧小于右侧,当减小时方程左式增大,右式减小,方程才有可能成立,因此,综上
故选C。
5. 在电荷量为的点电荷产生的电场中,将无限远处的电势规定为零时,距离该点电荷处的电势为,其中为静电力常量。如图所示,在、两点分别固定一个负点电荷和一个正点电荷,是的中点,是的中点。现使处的负点电荷沿直线向着正点电荷运动,从运动到静电力做功9J,则从到静电力做功为( )
A. 1.5J B. 3J C. 4.5J D. 6J
【答案】B
【解析】
【详解】令AD=r0,根据题意有AB=4r0,DB=3r0,CB=2r0
B点的正点电荷在A、D、C的电势分别为,,
从运动到静电力做功9J,则有
从到静电力做功
解得
故选B。
6. 如图,a、b两列波的波源分别位于x=0与x=16m处,某时刻a波传到x=2m处,b波传到x=7m处,已知a波的频率,则( )
A. 两列波起振方向相同
B. b波的频率
C. a波比b波滞后3.5s起振
D. 再经过5s,平衡位置位于5m处的质点位移为0,且向上振动
【答案】C
【解析】
【详解】A.用微平移法判断波的振动方向a波向右传,处振动方向向下;
b波向左传,处振动方向向上。 起振方向相反,故A错误;
B.由图知,已知,因此波速
由图知,波速也为,因此,故B错误;
C.a波从波源传到,传播时间
b波从波源传到,传播距离,传播时间
因此b比a早起振,即a比b滞后起振,故C正确;
D.内波传播距离
a波传到x=5m,需
故后该点已振动,
起振向下,振动后位移为(波峰)
b波传到x=5m需
故后该点已振动,
起振向上,振动后位移为正,总位移不为0,故D错误;
故选C。
7. 如图所示,将一粗细均匀的导线绕成上底长为、下底长为的梯形导线框,导线框竖直放置,处于磁感应强度大小为、方向垂直向外的匀强磁场中。将位于梯形导线框中位线的左、右两点接入电路中,并通以从左向右的电流。关于导线框受到的安培力,以下说法中正确的是( )
A. B. ,方向竖直向上
C. ,方向竖直向下 D. ,方向竖直向下
【答案】C
【解析】
【详解】梯形导线框接入电路后,电流从左端中点流入,分为上下两路,最终汇聚于右端中点流出,两部分导线并联。在匀强磁场中,任意形状通电导线受到的安培力等于连接其起点和终点的直导线所受的安培力。对于上半部分导线,起点和终点分别为中位线的左右端点,其等效长度等于梯形中位线长,即
电流方向等效为水平向右;对于下半部分导线,起点和终点同样为中位线的左右端点,等效长度也为
电流方向等效为水平向右。设上、下两部分电流分别为、,则总电流
导线框受到的总安培力
根据左手定则,安培力方向竖直向下。
故选C。
8. 如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比为,副线圈电路中定值电阻与灯泡并联,原线圈中的灯泡与副线圈中的灯泡相同,当输入端接入一正弦交变电源后,电路中两个灯泡均恰好正常发光,已知灯泡的铭牌为(18V,9W),下列说法正确的是( )
A. 灯泡正常发光时的电阻为 B. 原线圈的输入功率为
C. 副线圈中的电流为 D. 定值电阻
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.灯泡的铭牌为(18V,9W),则灯泡正常发光时的电阻为,故A正确;
C.电路中两个灯泡均恰好正常发光,原线圈中的电流等于灯泡的额定电流,则有
根据电流匝数关系有
解得,故C正确;
B.电路中两个灯泡均恰好正常发光,副线圈两端电压与灯泡的额定电压相等,由于理想变压器不消耗功率,则原线圈的输入功率为,故B正确;
D.结合上述可知,定值电阻,故D错误。
故选ABC。
9. 如图所示,液位传感器核心为一等腰直角棱镜。一单色激光垂直OA边入射,当补偿液液面低于C点时,AB面恰好发生全反射;高于C点时,全反射被破坏,触发预警。则( )
A. 棱镜在空气中的折射率为
B. 若光源左移,须下移探测器以接收信号
C. 当液面高于C点,反射光强减弱
D. 更换折射率更大的补偿液,当液面高于C点,全反射不会被破坏
【答案】AC
【解析】
【详解】A.题意可知当补偿液液面低于C点时,AB面恰好发生全反射,几何关系可知光在AB边上的入射角为,因此折射率,故A正确;
B.若光源左移,激光垂直OA入射后,在AB面的入射点会上移。全反射后,反射光线仍垂直OB,因此反射光的出射点会上移,探测器需上移才能接收信号,故B错误;
C.当液面高于C点时,AB面的一部分会与补偿液接触,光会发生折射(不再全反射),反射光的能量减少,强度减弱,故C正确;
D.更换折射率更大的补偿液,全反射的临界满足
增大,临界角C增大,原来的入射角小于新的临界角,全反射会被破坏,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,倾角为的足够长光滑平行导轨固定在绝缘水平面上,两导轨之间接一电感线圈,匀强磁场垂直导轨平面向下,一金属棒垂直放在导轨上,与导轨接触良好。电感线圈的自感电动势正比于电路中电流随时间的变化率,即(为自感系数),电感线圈的直流电阻、金属棒和导轨的电阻均忽略不计,则金属棒由静止释放后,以下说法正确的是( )
A. 金属棒在导轨上先加速下滑,再匀速下滑
B. 感应电流与金属棒的位移成正比
C. 金属棒加速下滑过程中的加速度与位移为线性关系
D. 若仅将磁感应强度减半,则金属棒加速下滑的位移加倍
【答案】BC
【解析】
【详解】B.由于所有电阻忽略,金属棒切割产生的动生电动势等于自感电动势,即
代入,整理得
初始条件,积分得,可见感应电流与位移成正比,故B正确;
C.沿导轨方向对金属棒受力分析
将代入整理得
加速度是位移的一次函数,即与为线性关系,故C正确;
A.由的表达式可知,随增大,逐渐减小,当后,继续增大,变为负值(加速度沿斜面向上),金属棒开始减速,不会保持匀速运动,故A错误;
D.加速下滑过程对应,时对应加速的最大位移,可见,若减半,则变为原来的倍,故D错误。
故选BC。
三、解答题
11. 某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s,打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s(结果均保留2位小数)。
若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为_________。
【答案】 ①. 0.36 ②. 1.80 ③. B、P之间的距离
【解析】
【详解】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度
[3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功,所以还需要测量对应的B、P之间的距离。
12. 基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:型号铂电阻、电源E(电动势,内阻不计)、电流表(量程,内阻)、电流表(量程,内阻约)、定值电阻(阻值)、定值电阻(阻值)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,型号铂电阻测温时的工作电流在之间,在范围内,铂电阻的阻值随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在范围内,温度每升高,该铂电阻的阻值增加________;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是________(填“甲”或“乙”),保护电阻R应选________(填“”或“”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得示数为,示数如图(c)所示,该示数为________,则所测温度为________(计算结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)3.85
(2) ①. 乙 ②.
(3) ①. 62.0 ②. 51
【解析】
【小问1详解】
温度每升高,该铂电阻的阻值增加
【小问2详解】
[1]由于内阻确定,所以用测量电阻的电压,用与之差来测量经过电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是乙;
[2]电路中的最大电流为0.3mA,可得电路中的最小阻值
可知保护电阻R应选。
【小问3详解】
[1]由图可知的分度值为,则其读数为;
[2]根据欧姆定律可得
根据题图可得
代入数据可得
13. 如图,一端封闭、另一端足够长的粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在左管中。当温度为时,被封闭的气柱长,两边水银柱高度差,大气压强。求:
(1)为使左端水银面下降,封闭气体温度应变为多少(结果保留一位小数);
(2)让封闭气体的温度重新再回到并保持不变,为使封闭气柱长度变为,则还需向开口端注入的水银柱长度为多少。
【答案】(1)344.7K
(2)14cm
【解析】
【小问1详解】
开始时,,T1=300K
左端水银面下降时,则,
根据
可得
【小问2详解】
使封闭气柱长度变为,则对气体由玻意耳定律
解得
即两边液面高度差为24cm,则加入水银长度为
14. 如图所示,直角坐标系xOy平面内,绝缘等腰直角三角形框架ACD底边CD中点位于原点O,,AC、AD边上有关于y轴对称的小孔N、M。三角形框架ACD内有沿y轴正方向的匀强电场,框架外至圆心在O点、半径为2L的半圆形边界内有垂直于纸面向里的匀强磁场。质量为m、电量为、不计重力的带电粒子以初速度从O点沿方向射入电场,经过小孔M垂直于AD进入磁场区域,与绝缘框架碰撞后原速返回。调节匀强磁场磁感应强度为某些值时,粒子能绕过A点回到出发点O,此后重复做周期性运动。求:
(1)粒子经过M点时速度大小;
(2)O与M两点间的电势差以及电场强度E的大小;
(3)粒子运动周期最长时磁感应强度大小B。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
题意可知方向与夹角为45°,可知
【小问2详解】
粒子从O到M,根据动能定理有
联立解得
又因为,
可得
联立解得
【小问3详解】
粒子能回到O点并周期性运动,则粒子与AD边碰撞次数n满足
()
不出磁场,则在A点附近
因为不变,n取值越小,粒子运动时间越短,综上,此时
因为
解得
15. 倾角θ=37°的传送带以v0=2m/s的速度顺时针转动,某时刻将质量mA=1kg的小物块A轻放在传送带顶端,与此同时另一质量mB=2kg的小物块B从传送带底端以初速度vB=7m/s沿传送带上滑,当物块B上滑至最大位移时恰与物块A发生弹性正碰,碰撞时间t=1.0×10−3s。已知两物块与传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)物块B沿传送带上滑的最大位移;
(2)物块A从释放到与物块B相碰的过程中,物块A与传送带因摩擦产生的热量;
(3)物块A与B碰撞的过程中,A对B的平均作用力的大小(忽略重力的影响)。
【答案】(1)3.25m
(2)21J (3)4000N
【解析】
【小问1详解】
物块B沿斜面向上做匀减速直线运动,设加速度大小为a1,根据牛顿第二定律得
解得
物块B经过时间t1与传送带共速,此过程发生的位移为xB1,根据运动学公式得,
解得
物块B继续沿斜面向上做匀减速直线运动,设加速度大小为a2,根据牛顿运动定律得
解得
物块B经过时间t2速度减为0,此过程发生的位移为xB2,根据运动学公式得,
解得
物块B沿传送带上滑的最大位移为
解得
【小问2详解】
物块A沿斜面向下做匀加速直线运动,设加速度大小为aA,由牛顿第二定律得
解得
由位移公式可得A向下运动的位移
解得
传送带向上运动的位移
解得
物块A与传送带因摩擦产生的热量
解得
【小问3详解】
碰撞前A的速度
解得
A、B碰撞过程动量守恒,机械能守恒,则,
解得
对B,由动量定理得
解得
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