内容正文:
高三物理检测
注意事项:
1、本试卷考试时间为75分钟,满分100分。
2、答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、单选题: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,只有一项符合题目要求的。
1. 如图所示为遥控小车在水平轨道上做直线运动的位移与时间图像,则小车在前4 s内平均速度的大小与平均速率分别为( )
A. 0.2 m/s,0.6 m/s B. 0.4 m/s,0.8 m/s C. 0.6 m/s,0.2 m/s D. 0.8 m/s,0.4 m/s
【答案】A
【解析】
【详解】前4s的总位移:初位置为0,末位置为,位移大小
因此平均速度大小。
总路程:轨迹总长度为
因此平均速率。
故选 A。
2. “拔火罐”是一种传统的中医疗法,利用燃烧在罐内形成负压,使其吸附于皮肤表面。若拔罐时,罐内密封的气体可视为理想气体,且气体体积不变。在罐内气体温度逐渐下降的过程中,下列说法正确的是( )
A. 罐内气体分子的平均动能减小 B. 罐内气体的内能不变
C. 罐内气体压强增大 D. 罐内气体对外界做功
【答案】A
【解析】
【详解】AB.罐内气体可视为理想气体,在罐内气体温度逐渐下降的过程中,罐内气体分子的平均动能减小,罐内气体的内能减小,故A正确,B错误;
C.罐内气体体积不变,根据查理定律
由于温度降低,可知罐内气体压强减小,故C错误;
D.罐内气体体积不变,故罐内气体不对外界做功,故D错误。
故选A。
3. 电场线与磁感线有些情况下形状相似,如图甲是两带电平行板间的电场线,如图乙是两异名磁极间的磁感线,下列说法错误的是( )
A. 图甲左极板带正电、右极板带负电
B. 图乙左磁极为N极、右磁极为S极
C. 磁感线与电场线都是有起点和终点的
D. 电场线(磁感线)越密集的地方,电场强度(磁感应强度)就越强
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线起于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,则甲图左极板带正电,右极板带负电,故A正确;
B.在磁体外部磁感线由N极到S极,则乙图左磁极为N极,右磁极为S极,故B正确;
C.磁感线是闭合的曲线,无起点、无终点,故C错误;
D.同一幅图中,电场线越密集电场强度越大,磁感线越密集磁感应强度越大,故D正确。
本题选错的,故选C。
4. 唐代诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹……背日喷乎水,成虹霓之状。”从物理学的角度来看,彩虹是由太阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次形成的。如图所示为彩虹形成的示意图,一束太阳光(白光)P由右侧射入球形水滴,M、N是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光束。下列说法正确的是( )
A. M光的折射率小于N光的折射率
B. 从同一介质射向空气,M光发生全反射的临界角大于N光的临界角
C. 若遇到相同的障碍物,N光比M光的衍射现象更明显
D. 在水滴中,M光传播速度比N光更快
【答案】C
【解析】
【详解】A.由光路图可知,M光的偏折程度大于N光,可知水滴对M光的折射率大于对N光的折射率,故A错误;
B.根据,可知,M光的临界角小于N光的临界角,故B错误;
C.由于M光的频率大于N光的频率,M光的波长小于N光的波长,若遇到相同的障碍物,N光比M光的衍射现象更明显,故C正确;
D.水滴对M光的折射率大于对N光的折射率,根据,可知在水滴中,M光传播速度比N光更慢,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,正方形线圈MNPQ边长为2m,共10匝,其内部存在一垂直纸面向里的圆形磁场,磁场的半径为1m,磁感应强度逐渐减小且变化率,已知线圈的总电阻为,那么线圈中产生的感应电流为( )
A. ,方向逆时针 B. ,方向顺时针
C. ,方向逆时针 D. ,方向顺时针
【答案】D
【解析】
【详解】由法拉第电磁感应定律可知线圈中产生的感应电动势的大小为
由欧姆定律可得感应电流的大小为
由楞次定律可知感应电流的方向为顺时针方向。
故选D。
6. 如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,、两端接入一内阻不计的交流电源(如图乙所示)。已知电压表、电流表均为理想电表,当电阻箱的阻值调至时,电阻箱消耗的功率最大,最大功率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由乙图可知电动势的有效值为
此变压器原线圈有负载,利用等效法,可以将副线圈电阻等效到原线圈上。根据题意当电阻箱的阻值调至时,电阻箱消耗的功率最大,可知等效电阻与原线圈上连接的电阻的阻值相同,所以原线圈两端的电压为
根据原副线圈两端的电压之比等于原副线圈匝数比,可知
所以电阻箱消耗的最大功率。
故选C。
7. 我国计划2026年下半年发射嫦娥七号探测器,将着陆于月球南极区域进行水资源勘查。如图所示,探测器在半径为r的圆形轨道I上绕月球飞行,在近月点A点变轨后进入椭圆轨道Ⅱ,B为远月点,AB间的距离为kr。若探测器质量为m,月球的质量为M,万有引力常量为G,取无穷远势能为零,引力势能的表达式为(为探测器与月球中心的距离)。嫦娥七号探测器在轨道Ⅱ和轨道I上A点的速度之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】探测器在半径为的圆轨道I上绕月球运动,万有引力提供向心力:
解得圆轨道A点速度:
椭圆长轴总长,因此远月点B到月心的距离为:
探测器在椭圆轨道仅受万有引力,动能+引力势能守恒,A、B两点速度方向均垂直于月心连线,设A点速度为,B点速度为有
根据开普勒第二定律:
整理可得:
故选A。
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上正确答案,全部选对得6分,漏选得3分,错选0分。
8. 在核燃料处理厂中,用中子照射核废料可以产生钴-60(),钴-60不稳定发生衰变,衰变方程为。关于此衰变方程说法正确的是( )
A. 衰变过程中质量守恒
B. 衰变过程中电荷数、质量数守恒
C. 衰变过程中释放的电子来自原子核外的电子
D. 该核反应属于衰变
【答案】BD
【解析】
【详解】A.该衰变过程存在质量亏损(亏损的质量以能量形式释放),总质量会略有减少,故A错误;
B.核反应的普遍规律是电荷数、质量数分别守恒,故B正确;
C.该衰变释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的,并非来自原子核外的电子,故C错误;
D.衰变过程中放出β粒子(即高速电子流),属于β衰变,故D正确。
故选 BD。
9. 如图所示,带有半径为R的光滑半圆弧轨道的凹槽放在光滑的水平面上,小球从B点由静止释放,经过一段时间小球运动到最低点C,圆弧BC所对应的圆心角为α=60°。已知小球的质量为m,凹槽的质量为M=2m,重力加速度为g,小球可视为质点。则下列说法正确的是( )
A. 小球与凹槽组成的系统动量守恒
B. 小球运动到C点时,凹槽的速度大小为
C. 小球运动到C点时,小球所受轨道的作用力大小为
D. 小球运动到C点时,凹槽移动的距离为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.小球与凹槽组成的系统在竖直方向上受到的合外力不为零,动量不守恒;水平方向不受外力,动量守恒,因此系统总动量不守恒,故A错误;
B.小球与凹槽组成的系统在水平方向动量守恒,则在水平方向有
小球与凹槽组成的系统能量守恒,则有
联立解得,,故B正确;
C.在C点,对小球受力分析,由牛顿第二定律可得
结合上述结论,
解得,小球所受轨道的作用力大小为,故C错误;
D.根据上述分析可知,水平方向有
结合
整理可得
又因为
代入数据解得
即小球运动到C点时,凹槽移动的距离为,故D正确。
故选BD。
10. 在某均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系,xOy平面水平。在x轴上的两个相同简谐横波波源、的坐标分别为、。若两波均从平衡位置先后向上起振,且时刻,刚开始振动,首次到达波峰处,两列波的波速均为,周期均为,振幅均为,传播过程中能量损耗不计,y轴上P点的坐标为,下列说法正确的是( )
A. 发出的波先传至P点并使P点向上起振
B. 发出的波提前发出的波1.0 s传至P点
C. 两波均传至P点后,P点振幅为18 cm
D. 至内,质点P通过的总路程为80 cm
【答案】ABD
【解析】
【详解】由,得
两波源到P点的距离,
波源振动时刻:两波均从平衡位置向上起振,
首次到波峰的时间为,因此时,已振动了,起振时刻为。
A.的波传到P点的时间
的波传到P点的时间,结合提前起振,实际到达P点的时刻为。 可见的波先到P,但所有波源起振方向都是从平衡位置向上,因此P点起振方向向上,故A正确;
B.由上一选项的解析可知,发出的波比发出的先传至P点,时间差,故B正确;
C. 当开始振动时,已振动了,在此段时间内,发出的波传播的距离
两波到P点的等效波程差,P点为振动加强,振幅为,故C错误;
D.,P点未振动,路程为0;
,仅的波让P振动,时长,单波振动一个周期的路程为
,两波均传到P,P为振动加强点,时长,加强后半个周期的路程为;
总路程为,D正确。
故选ABD 。
三、非选择题:本题共5道小题,共54分。解答题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得分;有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组利用如下装置验证机械能守恒定律。刚性杆可绕固定转轴O在竖直平面内转动,杆两端分别固定质量相同的金属球a、b;转轴O到a球心的距离为,到b球心的距离为;b球直径为且远小于,转轴O正下方处安装有光电门。初始时杆保持水平,由静止释放a、b,测得b通过光电门的挡光时间为,已知重力加速度为。
回答下列问题:
(1)若a、b组成的系统机械能守恒,则实验验证的关系式为________(用字母、、、表示);
(2)b由静止开始第一次转动到最低点的过程中,轻杆对a________(选填“不做功”“做正功”或“做负功”),b的机械能________(选填“守恒”“增大”或“减小”);
(3)实验发现a、b减少的重力势能大于二者增加的动能,可能的原因是:_______________________________。
【答案】(1)
(2) ①. 做正功 ②. 减小
(3)转轴处有阻力或有空气阻力
【解析】
【小问1详解】
测得b通过光电门的挡光时间为,则此时b的速度大小为
a、b同轴转动,所以角速度相等,则有
若a、b组成的系统机械能守恒,设小球的质量为,则有
联立可得实验验证的关系式为
【小问2详解】
[1]b由静止开始第一次转动到最低点的过程中,a的动能增加,重力势能也增加,所以a的机械能增加,根据功能关系可知,轻杆对a做正功;
[2]由于系统机械能守恒,而a的机械能增加,所以b的机械能减小。
【小问3详解】
实验发现a、b减少的重力势能大于二者增加的动能,可能的原因是:转轴处有阻力或有空气阻力,一部分机械能转化为内能。
12. 某新型智能恒流源,能稳定输出大小为的电流。某实验小组利用此恒流源测量一定值电阻的阻值。他们又找来了一块电流表A(内阻未知且很小)、电阻箱、导线若干,并连接如图甲所示电路图。
(1)为了保证电流表的安全,闭合开关前应将电阻箱R的阻值调到________(填“最大”或“最小”);
(2)该同学通过改变电阻箱R的阻值,同时记录电流表的示数为I,得到多组数据,他采用图像法处理数据,为使图像为一条直线,应描绘的是________图像(填写正确选项前字母即可);
A. B. C. D.
(3)该同学在(2)中描绘的图像如图乙所示,则电阻的阻值为________(用a,b,c表示);
(4)若考虑电流表内阻的影响,则该同学测得的电阻的阻值与实际值相比要________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
【答案】(1)最小 (2)B
(3)
(4)偏大
【解析】
【小问1详解】
要防止电流表被烧坏,应使最初通过电流表的电流最小,故电阻箱的阻值应调到最小。
【小问2详解】
根据欧姆定律及并联电路的特点可知
整理得
所以与为线性关系,故应描绘图像。
故选B。
【小问3详解】
由与关系式和图乙可知,
解得
【小问4详解】
根据并联电压相等可知,R的两端的电压实际为和电流表A的总电压,则求的电阻实为和电流表A的总电阻,显然大于的阻值。
13. 如图所示,在两个同心圆所围成的环形区域内有方向指向圆心O,电势差为U的电场,内圆的半径为R且内圆区域内存在匀强磁场。现有一带电粒子从外圆上的A点由静止释放,经电场加速后以速度v射入匀强磁场,粒子在磁场区域运动的时间为其在磁场中运动周期的一半时第一次返回A点。不计粒子的重力。求:
(1)粒子的比荷;
(2)内圆磁场的磁感应强度大小B。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据题意,设粒子经电场加速后速度为v,根据动能定理有
解得
【小问2详解】
根据带电粒子在磁场中运动时间
可知粒子在磁场中运动的时间为半个周期时,对应的圆心角为,设粒子返回A点前离开磁场n次,则有
进出磁场一次,对应的圆形磁场区域的圆心角为
当粒子回到A点时有
解得
即粒子在电场、磁场边界进出三次后回到A点时,粒子在磁场中运动的时间为半个周期,实际轨迹如图所示
根据几何关系有
又有
联立解得
14. 如图甲所示,歼-20战机在“福建舰”航空母舰甲板上训练,其起飞时可采用电磁弹射技术。我们可以用图乙模型进行模拟。歼-20模型(视为质点)的质量,恒压电源的电压,电容器的电容,水平导轨MN、PQ的间距,电阻忽略不计。已知歼-20模型初始时位于MP处,在起飞过程中受到跑道的阻力,忽略空气阻力,重力加速度为。
(1)若起飞时不采用电磁弹射技术,跑道的长度,歼-20模型离开跑道时的速率不低于,求歼-20模型起飞前受到的恒定牵引力最小值;
(2)若起飞时采用电磁弹射技术,可以在无牵引力的情况下实现起飞。具体操作为:在导轨MN、PQ间施加垂直于导轨平面、磁感应强度大小的匀强磁场(图中未画出),然后使开关S接1给电容器充电,待电路稳定后将开关S接至2,歼-20模型将实现弹射起飞。假设歼-20模型在导轨间的等效电阻大小,经过时间达到最大速度时离开导轨,求:
①电磁弹射起飞的过程中歼-20模型的最大加速度大小;
②歼-20模型离开导轨时的速度大小。
【答案】(1)
(2)①;②
【解析】
【小问1详解】
由题意可知,模型运动过程中受到牵引力与阻力,根据动能定理可得
联立解得
故牵引力最小值 。
【小问2详解】
①当歼-20模型采用电磁弹射技术时,在开关S由1接到2的瞬间,电路中的最大电流为
最大安培力为
此时根据牛顿第二定律可得
联立解得
②歼-20模型在导轨上做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为0时速度达到最大,此时电流为,最大速度为,电容器两极板的电压为,则
又
每一瞬间有
微元累积有
通过歼-20的电荷量
联立解得
15. 如图所示,在水平面上,轻弹簧左端固定在水平平台上的点,质量的小物块紧靠弹簧右端但不连接,初始时弹簧处于原长。物块右侧有一半径的竖直光滑圆轨道,其最低点与水平地面相切于点。平台右侧有一长度、质量的长木板,长木板左端为点、右端为点,长木板位于水平地面上,长木板上表面与左右两侧平台在同一水平面上。现将弹簧压缩后释放物块,物块离开弹簧后滑上圆轨道,物块滑上长木板后第一次与长木板相对静止时长木板刚好与右侧平台碰撞。已知弹簧劲度系数,长度,物块与平台部分之间的动摩擦因数,物块与长木板之间的动摩擦因数,不计其他摩擦,长木板与右侧平台碰撞过程中没有能量损失,重力加速度取,弹簧弹性势能公式为(为劲度系数,为形变量)。
(1)求物块到达圆轨道最高点C时对轨道的压力大小;
(2)求长木板右端与右侧平台左端HG的距离d;
(3)通过分析判断物块能否脱离长木板。
【答案】(1)12N (2)0.5m
(3)物块不会脱离木板
【解析】
【小问1详解】
从释放到圆弧最高点的过程对物块分析,由能量守恒有
在物块通过点时对物块受力分析并结合牛顿第二定律有
由牛顿第三定律有
联立解得
【小问2详解】
从释放后到达点过程中对物块分析,由动能定理有
解得
物块滑上木板到第一次与木板相对静止过程中动量守恒,有
在此过程中对木板分析,由动能定理有
解得
【小问3详解】
木板与右侧平台碰撞后速度反向,然后减速到0时刚好到达左侧平台右端,然后向右加速,当二者再次共速时有
解得
所以若木板足够长,则最终木板和物块均静止,此过程中由能量守恒有
解得
所以物块不会脱离木板。
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注意事项:
1、本试卷考试时间为75分钟,满分100分。
2、答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、单选题: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,只有一项符合题目要求的。
1. 如图所示为遥控小车在水平轨道上做直线运动的位移与时间图像,则小车在前4 s内平均速度的大小与平均速率分别为( )
A. 0.2 m/s,0.6 m/s B. 0.4 m/s,0.8 m/s C. 0.6 m/s,0.2 m/s D. 0.8 m/s,0.4 m/s
2. “拔火罐”是一种传统的中医疗法,利用燃烧在罐内形成负压,使其吸附于皮肤表面。若拔罐时,罐内密封的气体可视为理想气体,且气体体积不变。在罐内气体温度逐渐下降的过程中,下列说法正确的是( )
A. 罐内气体分子的平均动能减小 B. 罐内气体的内能不变
C. 罐内气体压强增大 D. 罐内气体对外界做功
3. 电场线与磁感线有些情况下形状相似,如图甲是两带电平行板间的电场线,如图乙是两异名磁极间的磁感线,下列说法错误的是( )
A. 图甲左极板带正电、右极板带负电
B. 图乙左磁极为N极、右磁极为S极
C. 磁感线与电场线都是有起点和终点的
D. 电场线(磁感线)越密集的地方,电场强度(磁感应强度)就越强
4. 唐代诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹……背日喷乎水,成虹霓之状。”从物理学的角度来看,彩虹是由太阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次形成的。如图所示为彩虹形成的示意图,一束太阳光(白光)P由右侧射入球形水滴,M、N是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光束。下列说法正确的是( )
A. M光的折射率小于N光的折射率
B. 从同一介质射向空气,M光发生全反射的临界角大于N光的临界角
C. 若遇到相同的障碍物,N光比M光的衍射现象更明显
D. 在水滴中,M光传播速度比N光更快
5. 如图所示,正方形线圈MNPQ边长为2m,共10匝,其内部存在一垂直纸面向里的圆形磁场,磁场的半径为1m,磁感应强度逐渐减小且变化率,已知线圈的总电阻为,那么线圈中产生的感应电流为( )
A. ,方向逆时针 B. ,方向顺时针
C. ,方向逆时针 D. ,方向顺时针
6. 如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,、两端接入一内阻不计的交流电源(如图乙所示)。已知电压表、电流表均为理想电表,当电阻箱的阻值调至时,电阻箱消耗的功率最大,最大功率为( )
A. B. C. D.
7. 我国计划2026年下半年发射嫦娥七号探测器,将着陆于月球南极区域进行水资源勘查。如图所示,探测器在半径为r的圆形轨道I上绕月球飞行,在近月点A点变轨后进入椭圆轨道Ⅱ,B为远月点,AB间的距离为kr。若探测器质量为m,月球的质量为M,万有引力常量为G,取无穷远势能为零,引力势能的表达式为(为探测器与月球中心的距离)。嫦娥七号探测器在轨道Ⅱ和轨道I上A点的速度之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上正确答案,全部选对得6分,漏选得3分,错选0分。
8. 在核燃料处理厂中,用中子照射核废料可以产生钴-60(),钴-60不稳定发生衰变,衰变方程为。关于此衰变方程说法正确的是( )
A. 衰变过程中质量守恒
B. 衰变过程中电荷数、质量数守恒
C. 衰变过程中释放的电子来自原子核外的电子
D. 该核反应属于衰变
9. 如图所示,带有半径为R的光滑半圆弧轨道的凹槽放在光滑的水平面上,小球从B点由静止释放,经过一段时间小球运动到最低点C,圆弧BC所对应的圆心角为α=60°。已知小球的质量为m,凹槽的质量为M=2m,重力加速度为g,小球可视为质点。则下列说法正确的是( )
A. 小球与凹槽组成的系统动量守恒
B. 小球运动到C点时,凹槽的速度大小为
C. 小球运动到C点时,小球所受轨道的作用力大小为
D. 小球运动到C点时,凹槽移动的距离为
10. 在某均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系,xOy平面水平。在x轴上的两个相同简谐横波波源、的坐标分别为、。若两波均从平衡位置先后向上起振,且时刻,刚开始振动,首次到达波峰处,两列波的波速均为,周期均为,振幅均为,传播过程中能量损耗不计,y轴上P点的坐标为,下列说法正确的是( )
A. 发出的波先传至P点并使P点向上起振
B. 发出的波提前发出的波1.0 s传至P点
C. 两波均传至P点后,P点振幅为18 cm
D. 至内,质点P通过的总路程为80 cm
三、非选择题:本题共5道小题,共54分。解答题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得分;有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组利用如下装置验证机械能守恒定律。刚性杆可绕固定转轴O在竖直平面内转动,杆两端分别固定质量相同的金属球a、b;转轴O到a球心的距离为,到b球心的距离为;b球直径为且远小于,转轴O正下方处安装有光电门。初始时杆保持水平,由静止释放a、b,测得b通过光电门的挡光时间为,已知重力加速度为。
回答下列问题:
(1)若a、b组成的系统机械能守恒,则实验验证的关系式为________(用字母、、、表示);
(2)b由静止开始第一次转动到最低点的过程中,轻杆对a________(选填“不做功”“做正功”或“做负功”),b的机械能________(选填“守恒”“增大”或“减小”);
(3)实验发现a、b减少的重力势能大于二者增加的动能,可能的原因是:_______________________________。
12. 某新型智能恒流源,能稳定输出大小为的电流。某实验小组利用此恒流源测量一定值电阻的阻值。他们又找来了一块电流表A(内阻未知且很小)、电阻箱、导线若干,并连接如图甲所示电路图。
(1)为了保证电流表的安全,闭合开关前应将电阻箱R的阻值调到________(填“最大”或“最小”);
(2)该同学通过改变电阻箱R的阻值,同时记录电流表的示数为I,得到多组数据,他采用图像法处理数据,为使图像为一条直线,应描绘的是________图像(填写正确选项前字母即可);
A. B. C. D.
(3)该同学在(2)中描绘的图像如图乙所示,则电阻的阻值为________(用a,b,c表示);
(4)若考虑电流表内阻的影响,则该同学测得的电阻的阻值与实际值相比要________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
13. 如图所示,在两个同心圆所围成的环形区域内有方向指向圆心O,电势差为U的电场,内圆的半径为R且内圆区域内存在匀强磁场。现有一带电粒子从外圆上的A点由静止释放,经电场加速后以速度v射入匀强磁场,粒子在磁场区域运动的时间为其在磁场中运动周期的一半时第一次返回A点。不计粒子的重力。求:
(1)粒子的比荷;
(2)内圆磁场的磁感应强度大小B。
14. 如图甲所示,歼-20战机在“福建舰”航空母舰甲板上训练,其起飞时可采用电磁弹射技术。我们可以用图乙模型进行模拟。歼-20模型(视为质点)的质量,恒压电源的电压,电容器的电容,水平导轨MN、PQ的间距,电阻忽略不计。已知歼-20模型初始时位于MP处,在起飞过程中受到跑道的阻力,忽略空气阻力,重力加速度为。
(1)若起飞时不采用电磁弹射技术,跑道的长度,歼-20模型离开跑道时的速率不低于,求歼-20模型起飞前受到的恒定牵引力最小值;
(2)若起飞时采用电磁弹射技术,可以在无牵引力的情况下实现起飞。具体操作为:在导轨MN、PQ间施加垂直于导轨平面、磁感应强度大小的匀强磁场(图中未画出),然后使开关S接1给电容器充电,待电路稳定后将开关S接至2,歼-20模型将实现弹射起飞。假设歼-20模型在导轨间的等效电阻大小,经过时间达到最大速度时离开导轨,求:
①电磁弹射起飞的过程中歼-20模型的最大加速度大小;
②歼-20模型离开导轨时的速度大小。
15. 如图所示,在水平面上,轻弹簧左端固定在水平平台上的点,质量的小物块紧靠弹簧右端但不连接,初始时弹簧处于原长。物块右侧有一半径的竖直光滑圆轨道,其最低点与水平地面相切于点。平台右侧有一长度、质量的长木板,长木板左端为点、右端为点,长木板位于水平地面上,长木板上表面与左右两侧平台在同一水平面上。现将弹簧压缩后释放物块,物块离开弹簧后滑上圆轨道,物块滑上长木板后第一次与长木板相对静止时长木板刚好与右侧平台碰撞。已知弹簧劲度系数,长度,物块与平台部分之间的动摩擦因数,物块与长木板之间的动摩擦因数,不计其他摩擦,长木板与右侧平台碰撞过程中没有能量损失,重力加速度取,弹簧弹性势能公式为(为劲度系数,为形变量)。
(1)求物块到达圆轨道最高点C时对轨道的压力大小;
(2)求长木板右端与右侧平台左端HG的距离d;
(3)通过分析判断物块能否脱离长木板。
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