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題目列表(包括答案和解析)

25②（供選用《選修3-l》物理課教材的學(xué)生做）
如圖所示，空間分布著方向平行于紙面且與場(chǎng)區(qū)邊界垂直的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，場(chǎng)區(qū)寬度為L(zhǎng)．在緊靠電場(chǎng)的右側(cè)空間分布著方向垂直于紙面的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，兩磁場(chǎng)的方向相反、分界面與電場(chǎng)邊界平行，且右邊磁場(chǎng)范圍足夠大．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從A點(diǎn)由靜止釋放后，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在的空間進(jìn)行周期性的運(yùn)動(dòng)．已知電場(chǎng)的右邊界到兩磁場(chǎng)分界面間的距離是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑的
3
2
倍，粒子重力不計(jì)．求：
（1）粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后，進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小；
（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
（3）粒子從A點(diǎn)出發(fā)到第一次返回A點(diǎn)的時(shí)間．

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(25分)如圖所示，兩個(gè)金屬輪A1、A2，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬軸O1和O2轉(zhuǎn)動(dòng)，O1和O2相互平行，水平放置.每個(gè)金屬輪由四根金屬輻條和金屬環(huán)組成，A1輪的輻條長(zhǎng)為a1、電阻為R1，A2輪的輻條長(zhǎng)為a2、電阻為R2，連接輻條的金屬環(huán)的寬度與電阻都可以忽略.半徑為a0的絕緣圓盤D與A1同軸且固連在一起.一輕細(xì)繩的一端固定在D邊緣上的某點(diǎn)，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P.當(dāng)P下落時(shí)，通過細(xì)繩帶動(dòng)D和A1繞O1軸轉(zhuǎn)動(dòng).轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，A1、A2保持接觸，無相對(duì)滑動(dòng)；兩輪與各自細(xì)軸之間保持良好的電接觸；兩細(xì)軸通過導(dǎo)線與一阻值為R的電阻相連.除R和A1、A2兩輪中輻條的電阻外，所有金屬的電阻都不計(jì).整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸平行.現(xiàn)將P釋放，試求P勻速下落時(shí)的速度.

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(25分)圖示為一固定不動(dòng)的絕緣的圓筒形容器的橫截面，其半徑為R，圓筒的軸線在O處.圓筒內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與圓筒的軸線平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.筒壁的H處開有小孔，整個(gè)裝置處在真空中.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子P以某一初速度沿筒的半徑方向從小孔射入圓筒，經(jīng)與筒壁碰撞后又從小孔射出圓筒.設(shè)：筒壁是光滑的，P與筒壁碰撞是彈性的，P與筒壁碰撞時(shí)其電荷量是不變的.若要使P與筒壁碰撞的次數(shù)最少，問：

1.P的速率應(yīng)為多少？

2.P從進(jìn)入圓筒到射出圓筒經(jīng)歷的時(shí)間為多少？

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(25分)圖中正方形ABCD是水平放置的固定梁的橫截面，AB是水平的，截面的邊長(zhǎng)都是l.一根長(zhǎng)為2l的柔軟的輕細(xì)繩，一端固定在A點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球，初始時(shí)，手持小球，將繩拉直，繞過B點(diǎn)使小球處于C點(diǎn).現(xiàn)給小球一豎直向下的初速度v0，使小球與CB邊無接觸地向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)，分別取下列兩值時(shí)，小球?qū)⒋虻搅荷系暮翁帲?/p>

1.

2.

設(shè)繩的伸長(zhǎng)量可不計(jì)而且繩是非彈性的.

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(25分)從赤道上的C點(diǎn)發(fā)射洲際導(dǎo)彈，使之精確地?fù)糁斜睒O點(diǎn)N，要求發(fā)射所用的能量最少.假定地球是一質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體，R=6400km.已知質(zhì)量為m的物體在地球引力作用下作橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，其能量E與橢圓半長(zhǎng)軸a的關(guān)系為式中M為地球質(zhì)量，G為引力常量.

　　

1.假定地球沒有自轉(zhuǎn)，求最小發(fā)射速度的大小和方向(用速度方向與從地心O到發(fā)射點(diǎn)C的連線之間的夾角表示).

2.若考慮地球的自轉(zhuǎn)，則最小發(fā)射速度的大小為多少？

3.試導(dǎo)出。

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說明：定出評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是為了盡可能在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下評(píng)定成績(jī)．試題的參考解答是用來說明評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的．考生如按其他方法或步驟解答，正確的，同樣給分；有錯(cuò)的，根據(jù)錯(cuò)誤的性質(zhì)，參照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的規(guī)定評(píng)分．

一、本題共10小題；每小題4分，共40分．其中第1～5小題，只有一個(gè)選項(xiàng)正確；第6～10小題，有多個(gè)選項(xiàng)正確．全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分．

題號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

B

D

C

A

C

BCD

AB

AB

BD

二、本題共2小題，共22分．

11．（1）C�。�4分）

（2）擋住P１、P２的像（1分）　擋住P３的像和P１、P２（1分）

　　1.41　(4分)?　光路圖如圖所示（4分）

12．說明：本題為開放性試題，有多種解答；正確說明實(shí)驗(yàn)依據(jù)的得4分，實(shí)驗(yàn)操作步驟可行的得4分．示例：

（1）在豎直向上加速的電梯中，用天平測(cè)量，天平的平衡不會(huì)被破壞，測(cè)量值不會(huì)變化；而用彈簧秤測(cè)量，其測(cè)量值會(huì)發(fā)生變化．（4分）

（2）分別在靜止的電梯和加速向上的電梯中用該電子秤測(cè)量測(cè)量同一物體，觀察并比較其讀數(shù)是否相同．（4分）

三、第13小題，參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案

證明：由庫侖定律得　　　　　　　　　                  ①

帶電質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力　　                  ②

帶電質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是庫侖力，有       ③

又　                                              ④

則　                                         ⑤

整理后得　

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題共12分．①②式各2分，③式4分，④⑤式各2分．

四、第14小題，參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案

（1）半導(dǎo)體　

（2）查表I＝1.8A時(shí)，Z的電壓為1.2V                         ①

UR＝E－UZ　　                                    ②

代入數(shù)據(jù)得UR＝1.8V                               ③

PR＝IU　　　　                                   ④

代入數(shù)據(jù)得PR＝3.24W                             ⑤

（3）任選兩組數(shù)據(jù)可列出：0.8＝k?0.8n 和 1.25＝k?1n             ⑥

聯(lián)立可解得，n＝2                                     ⑦

k＝1.25A/V2                                         ⑧

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題共14分．（1）問3分；（2）問6分，①式1分，②式2分，③～⑤式各1分；（3）問5分，⑥式2分，⑦式1分，⑧式2分（其中單位1分）．

五、第15小題，參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案

（1）設(shè)探測(cè)器的質(zhì)量為m，行星表面的重力加速度為g，有

mg=mr                                       ①

即　g＝r                                     ②

代入數(shù)據(jù)得g≈1.3m/s2                                      ③

（2）該行星表面大氣(氧氣)的壓力F0可以近似表示為

F0＝p0s                                            ④

其中　　F0＝m0g                                          ⑤

s=                                            ⑥

則大氣(氧氣)的質(zhì)量m0可以近似表示為?        ⑦

代入數(shù)據(jù)得　＝5.8×1017kg                              ⑧

?由于1s分解可得106kg氧氣，則需要的時(shí)間為

t=5.8×1011s（≈1.8×104年）                                 ⑨

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題共15分．（1）問6分，①或②式3分；③式3分；（2）問9分，④式2分，⑤⑥式各1分，⑦式2分，⑧式1分，⑨式2分．

六、第16小題，參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案

（1）由　q = It                                                ①

q= Ne ，                                         ②

每秒打在靶上的質(zhì)子數(shù)　               ③

（2）由于加速電場(chǎng)是均勻的，質(zhì)子是從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，

則　　v2 = 2as                                          ④

在l和4 l處質(zhì)子的速度之比                     ⑤

由于所取為極短距離Δl，可認(rèn)為在此距離內(nèi)質(zhì)子分別以速度v1、v2做勻速運(yùn)動(dòng)，由此形成的電流恒為1mA，則在兩段Δl距離內(nèi)質(zhì)子的總電量分別為：

q1=It1，q2=It2，由ｑ=ne

可得                                 ⑥

帶入數(shù)據(jù)可得 ＝2                                   ⑦

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題共15分．（1）問7分，①②式各2分，③式3分；（1）問8分，④式1分，⑤式2分，⑥式3分，⑦式2分．

七、第17小題，參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案

17．（1）由動(dòng)量守恒　　                          ①

則物塊B位移的大小　                            ②

（2）A、B做同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x，

有　　　　　F=kx                                            ③

彈簧的伸長(zhǎng)量最大時(shí)，有　                         ④

由動(dòng)量守恒可知　　　　                       ⑤

聯(lián)立求解,得彈簧的伸長(zhǎng)量最大時(shí)，

                                     ⑥

這時(shí)系統(tǒng)具有的機(jī)械能　E=                              ⑦

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題共16分．（1）問6分，①式4分，②式2分；（2）問10分，③式2分，④式3分，⑤式1分，⑥⑦式各2分．

八、第18小題，參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案

（1）圖略．所加的最小磁場(chǎng)區(qū)域的邊界為一個(gè)圓，該圓位于x軸上方且與P1點(diǎn)相切；

（2）①　磁場(chǎng)方向垂直于xoy平面向里；（1分），所加的最小磁場(chǎng)區(qū)域的邊界為兩個(gè)圓（2分），該兩個(gè)圓分別位于x軸上方且分別與P1、P2點(diǎn)相切（2分）；

②　沿圖示v0方向射出的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示（2分）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

③　所加的最小磁場(chǎng)區(qū)域的邊界為兩個(gè)圓、軌跡方程分別為

                               ①

 

                               ②

 

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題共16分．（1）問5分，所加的最小磁場(chǎng)區(qū)域的邊界為一個(gè)圓，2分；該圓位于x軸上方且與P1點(diǎn)相切，3分．（2）問11分，磁場(chǎng)方向1分，所加的最小磁場(chǎng)區(qū)域的邊界為兩個(gè)圓，2分；該兩個(gè)圓分別位于x軸上方且分別與P1、P2點(diǎn)相切，2分；沿v0方向射出的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，2分；①②式各2分．（說明：如按其他方法或步驟解答，正確的，同樣給分；有錯(cuò)的，根據(jù)錯(cuò)誤的性質(zhì)，參照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的規(guī)定評(píng)分．）

 


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