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【题目】(1)如图1所示,ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道,BC段水平,AB段与BC段平滑连接。质量为m1的弹性小球从高h处由静止开始沿轨道下滑,与静止在轨道BC段上质量为m2的弹性小球发生碰撞,碰撞前后两球的运动方向在同一水平线上,且在碰撞过程中无机械能损失。求:
a.m1球运动到B点时的速度大小v1;
b.碰撞过程中,系统的弹性势能的最大值Epm。
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(2)2018年诺贝尔物理学奖授予了阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)等三位科学家,以表彰他们在激光领域的杰出成就。阿瑟·阿什金发明了光学镊子(如图2),能用激光束“夹起”极其微小的粒子。
a.为了简化问题,将激光束看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上,会对物体产生力的作用,光镊效应就是一个实例。现有一透明介质小球,处于非均匀的激光束中(越靠近光束中心光强越强)。小球的折射率大于周围介质的折射率。两束相互平行且强度①>②的激光束,穿过介质小球射出时的光路如图3所示。若不考虑光的反射和吸收,请分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。
b.根据上问光束对小球产生的合力特点,试分析激光束如何“夹起”粒子的?
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【题目】在电磁感应现象中,根据磁通量发生变化的方式不同可以将感应电动势分为“动生电动势”和“感生电动势”两种。
(1)如图所示,相互平行的金属导轨MN、PQ固定在水平面内,导轨间距为L。导体棒ab垂直放置在两导轨上。导轨的左端接一阻值为R的定值电阻,其它电阻不计。整个装置处在竖直向下匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现对导体棒ab施加一水平向右的恒力F,使其由静止开始运动,运动过程中导体棒未滑出导轨。求:
a.ab棒的速度大小为v时,其所受安培力的大小FA;
b.ab棒运动过程中能达到的最大速度vm。
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(2)如图所示,空间内存在着均匀分布的有界磁场,磁场的某个横截面是以O为圆心、r0为半径的圆。磁场的磁感应强度B随时间t均匀增强,设
。将一半径为r(r< r0)的金属圆环放在磁场中,圆环所在平面与磁场垂直,圆心与O点重合。
a.求圆环中感生电动势大小ε;
b.圆环处感生电场场强的大小E。
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【题目】一名宇航员抵达一半径为R的星球表面后,为了测定该星球的质量,做下实验:将一个小球从该星球表面某位置以初速度v竖直向上抛出,小球在空中运动一间后又落回原抛出位置,测得小球在空中运动的时间为t,已知万有引力恒量为G,不计阻力,试根据题中所提供的条件和测量结果,求:
(1)该星球表面的“重力”加速度g的大小;
(2)该星球的质量M;
(3)如果在该星球上发射一颗围绕该星球做匀速圆周运动的卫星,则该卫星运行周期T为多大?
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【题目】AB是在竖直平面内的1/4圆周的光滑圆弧轨道,其半径为R,过圆弧轨道下端边缘B点的切线是水平的,B点距正下方水平地面上C点的距离为h.一质量为m的小滑块(可视为质点)自A点由静止开始下滑,并从B点水平飞出,最后落到水平地面上的D点.重力加速度为g,空气阻力可忽略不计,求:
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(1)小滑块通过B点时的速度大小;
(2)小滑块滑到B点时轨道对其作用力的大小;
(3)小滑块落地点D到C点的距离.
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【题目】甲、乙两列简谐横波传播速率相同,分别沿x轴负方向和正方向传播,t0时刻两列波的前端刚好分别传播到A点和B点,如图所示,已知甲波的频率为5Hz,求:
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(i)t0时刻之前,平衡位置在x轴上C处的质点已经振动的时间;
(ⅱ)以t0时刻为记时零点,在之后的0.9s内,x=0处的质点位移为+6cm的时刻。
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【题目】如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定,轨距为d.空间存在匀强磁场,磁场方向垂直轨道平面向上,磁感应强度为B.P、M间所接阻值为R的电阻.质量为m的金属杆ad水平放置在轨道上,其有效电阻为r.现从静止释放ab,当它沿轨道下滑距离s时,达到最大速度.若轨道足够长且电阻不计,重力加速度为g.求:
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(1)金属杆ab运动的最大速度;
(2)金属杆ab运动的加速度为
时,电阻R上电功率;
(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功.
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【题目】如图所示,喷洒农药用的某种喷雾器.其药液桶的总容积为15L,装入药液后,封闭在药液上方的空气体积为2L,打气筒活塞每次可以打进1atm、150cm3的空气,忽略打气和喷药过程气体温度的变化.
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(i)若要使气体压强增大到2.5atm,应打气多少次?
(ii)如果压强达到2.5atm时停止打气,并开始向外喷药,那么当喷雾器不能再向外喷药时,桶内剩下的药液还有多少升?
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【题目】某实验小组利用如图1所示的装置,对轻质弹簧的弹性势能进行探究。一轻质弹簧放置在较光滑的水平桌面上,弹簧右端固定,左端与一小球接触但不拴接;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘。向右推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到铺有白纸和复写纸的水平地面上,通过测量和计算,可得到弹簧被压缩后的弹性势能。
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(1)为测得小球离开桌面时的动能Ek,已知重力加速度g,需要测量下列物理量中的_____________(选填选项前的字母)。
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量x
(2)用所选择的测量和已知量表示Ek,Ek=_____________。
(3)如果忽略桌面摩擦阻力的影响,可认为小球离开桌面时的动能Ek等于弹簧被压缩后的弹性势能Ep。实验时,测得小球质量m=190.0g,桌面到地面的高度h=40.00cm。已知弹簧的劲度系数k=40N/m,本地重力加速度g=9.8m/s2。某同学根据实验数据作出弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量的二次方x2关系的图像,如图2所示。
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在Ep–x2图像中,设图像的斜率为β,由图像可得Ep随x2变化的表达式为______________。根据功与能的关系,弹性势能的表达式中可能包含x2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_____________。通过寻找这个物理量与β间的数值关系,可得到弹簧的弹性势能的表达式为Ep=_____________。
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【题目】如图所示,光滑且足够长的两平行金属导轨固定在水平绝缘桌面上,宽处和窄处导轨间距分别为L和L/2,两导轨所在区域存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。两粗细均匀的金属杆ab、cd静置在导轨上且相距足够远。现用大小为F的水平恒力向右拉ab杆使其从静止开始运动,在运动过程中,两杆与导轨始终垂直并接触良好,且始终不相碰。已知两杆长度均为L,ab杆质量为2m、电阻为R,cd杆质量为m、电阻为2R,其它电阻不计。
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(1)若cd杆进入导轨窄处前,abcda回路中电流已达到稳定,求这一过程中ab杆和cd杆的速度差的最大值Δv;
(2)在(1)问中cd杆滑到窄处时,已知ab杆的速度是cd杆的两倍,此时撤去恒力F,以后ab杆一直在导轨宽处运动,求:
①ab杆匀速运动时的速度大小;
②撤去恒力后两杆在导轨间扫过的面积之差的最大值。
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【题目】在练习使用多用电表(如图1)的实验中。
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(1)多用电表正确测量了一个13Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约为2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请在以下操作步骤中选择必须的操作,并按操作顺序排列:_____________(选填选项前的字母)。
A.用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝,使表针指0
B.将红表笔和黑表笔接触
C.把选择开关旋转到“×1k”位置
D.把选择开关旋转到“×100”位置
E.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(2)如图2所示,甲图是用电流档测小灯泡电流的原理示意图,乙图是用电压档测量小灯泡电压的原理示意图,丙图是用欧姆档测量电阻阻值的原理示意图。其中甲、乙、丙三图中开关在测量时都处于闭合状态。实验中不符合操作规程的是_____________。(选填“甲”、“乙”或“丙”)
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