2010年高考物理部分试题及答案

作者&投稿:才旦柏 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
2010年江苏高考物理试题及答案~

2010年普通高等学校招生全国统一考试(江苏卷)
物理试题
一、单项选择题:本题共5小题,每小题3分,共计15分,每小题只有一个选项符合题意。
1、如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度
(A)大小和方向均不变
(B)大小不变,方向改变
(C)大小改变,方向不变
(D)大小和方向均改变
选A 难度:中等 考查运动的合成。
【解析】橡皮在水平方向匀速运动,在竖直方向匀速运动,合运动是匀速运动
2、一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s 时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为
(A) (B)1 (C)2 (D)4
2.B 难度:易 本题考查电磁感应定律的应用
【解析】 先保持线圈的面积不变,由法拉第电磁感应定律得感应电动势大小 ;再保持增大后的磁感应强度不变,则感应电动势大小 。故 ︰ =1︰1,正确答案为B。
3、如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成 角,则每根支架中承受的压力大小为
(A) (B) (C) (D)
3.D 难度:中等 本题考查力的平衡或力的合成。
【解析】 。选D
4.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中,正确的是


选B 考查自感和电压图象。 难度:难
【解析】开关闭合时,线圈的自感阻碍作用,可看做电阻,线圈电阻逐渐减小,并联电路电阻逐渐减小。电压 逐渐减小;开关闭合后再断开时,线圈的感应电流与原电流方向相同,形成回路,灯泡的电流与原来相反,并逐渐减小到0,所以本题选B
5.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随X变化的图像如图所示。下列说法正确的是
(A)O点的电势最低
(B)X2点的电势最高
(C)X1和- X1两点的电势相等
(D)X1和X3两点的电势相等


本题考查电场强度与电势的关系,考查图象。
本题难度:中等。
【解析】选C 可画出电场线,如下

沿电场线电势降落(最快),所以A点电势最高,A错误,B错误;
根据 ,电场强度是变量,可用 图象面积表示,所以C正确;
两点电场强度大小相等,电势不相等,D错误,此项迷惑人
二、多项选择题:本体共4小题,每小题4分,共计16分。
每小题有多个选项符合题意,全部选对的得4分选对但不全的得2分,错选或不答得得0分。
6、2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有
(A)在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
(B)在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能
(C)在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
(D)在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

6.ABC【解析】逐项判断
A.根据开普勒定律,近地点的速度大于远地点的速度,A正确;
B.由I轨道变到II轨道要减速,所以B正确;
C.根据开普勒定律, , ,所以 。C正确;
D.根据 ,应等于,D错误;
本题选ABC。本题考查万有引力和开普勒定律。难度:中等。
7.在如图多事的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
7.CD 【解析】逐项判断
A.应不变,A错误;
B. , , ,因P变大,I变大,所以U损变大,所以降压变压器初级电压U3变小,B错误;
C. ,因P变大,所以P损变大,C正确;
D. ,因P变大,所以比值变大,D正确;
本题选CD。本题考查电能的输送,通常考查电压的变化引起其它变化,本题考查考查功率的变化引起其它变化,有新意。本题难度:中等。
8.如图所示,平直木板AB倾斜放置,板上的P点距A端较近,小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小,先让物块从A由静止开始滑到B。然后,将A着地,抬高B,使木板的倾角与前一过程相同,再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较,下列说法中一定正确的有
A. 物块经过P点的动能,前一过程较小
B. 物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量,前一过程较少
C.物块滑到底端的速度,前一过程较大
D.物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长



9.如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS’垂直,a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为 ,且 。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S’,则下列说法中正确的有

A.三个质子从S运动到S’的时间相等
B.三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO’轴上
C.若撤去附加磁场,a到达SS’连线上的位置距S点最近
D.附加磁场方向与原磁场方向相同

三、简答题:本题分必做题(第10.11题)和选做题(第12题)两部分,共计42分。请将解答填写在答题卡相应的位置。
【必做题】
10、(8分)在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学涉及了如图所示的实物电路。

(1)试验时,应先将电阻箱的电阻调到____.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值 =10 的定值电阻两端的电压U,下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是____.(选填1或2)

(3)根据实验数据描点,绘出的 图像是一条直线。若直线的斜率为k,在 坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E= ▲ ,内阻r= ▲ (用k、b和R0表示)

(3) 电流 , ,得 , 图象的斜率 ,截距 ,所以电动势 ,内阻 -R0
本题考查测电源的电动势和内阻及图象的物理意义,根据图象求物理量。难度:较难。
11.(10分)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)。实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力。

(1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 ▲ (选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表:

请根据实验数据作出小车的v-t图像。


(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据v-t图象简要阐述理由。
11.(1)之前 (2)(见右图)
(3)同意 在v-t图象中,速度越大时,加速度越小,小车受到的合力越小,则小车受空气阻力越大。
12.【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答,若三题都做,则按A、B两题评分。
A.(选修模块3-3)(12分)
(1)为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 ▲ 。

(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24KJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5KJ的热量。在上述两个过程中,空气的内能共减小 ▲ KJ,空气 ▲ (选填“吸收”或“放出”)
(3)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/ 和2.1kg/ ,空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏伽德罗常数 =6.02 。若潜水员呼吸一次吸入2L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。(结果保留一位有效数字)

B.(选修模块3-4)(12分)
(1)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是
(A)激光是纵波
(B)频率相同的激光在不同介质中的波长相同
(C)两束频率不同的激光能产生干涉现象
(D)利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30× m,屏上P点距双缝 和 的路程差为7.95× m.则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30× m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将
(选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。
(3)如图乙所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.

C.(选修模块3-5)(12分)
(1)研究光电效应电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A\K之间的电压 的关系图象中,正确的是 .




(2)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小___▲____(选填“增大、“减小”或“不变”), 原因是___▲____。
(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV, 金属钠的截止频率为 Hz, 普朗克常量h= J s.请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板, 能否发生光电效应。
【解析】(1)选C 本题考查光电效应规律
(2)减小;光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
(3)氢原子放出的光子能量 ,带入数据的
金属钠的逸出功 ,带入数据得
因为 ,所以不能发生光电效应
四.计算题: 本题共3小题,共计47分。解答时请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能得分。有数值计算的提, 答案中必须明确写出数值和单位。
13.(15分)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L, 一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:
(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后, 导体棒运动速度的大小v;
(3)流经电流表电流的最大值

14. (16分)
在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点, 选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角 = ,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取重力加速度 , ,
(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2)若绳长l=2m, 选手摆到最高点时松手落入手中。设水碓选手的平均浮力 ,平均阻力 ,求选手落入水中的深度 ;
(3)若选手摆到最低点时松手, 小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。
【解析】(1)设选手运动到最低点时的速度为v,由机械能守恒定律得

由牛顿第二定律和圆周运动知识得 F′-mg=m
解得 F′=(3-2cos )mg
由牛顿第三定律知人对绳的拉力大小为
F=F′=1080N
(2)动能定理 mg(H-lcos +d)-(f1+f2)d=0

则d=
解得
(3)选手从最低点开始做平抛运动
x=vt
H-l=
且有①式
解得
当 时,x有最大值,解得l=1.5m
因此,两人的看法均不正确。当绳长钺接近1.5m时,落点距岸边越远。
【命题意图与考点定位】本题以生活中游乐节目设题,体现学以致用,考查机械能守恒、圆周运动向心力,动能定理,平抛运动规律和求极值问题。题目设置难度中等。
15.(16分)制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示,加在极板A、B间的电压 作周期性变化,其正向电压为 ,反向电压为 ,
电压变化的周期为2r,如图乙所示。在t=0时,极板B附近的一个电子,质量为m、电荷量为e,受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中,电子未碰到极板A,且不考虑重力作用。
(1)若 ,电子在0—2r时间内不能到达极板A,求d应满足的条件;
(2)若电子在0—2r时间未碰到极板B,求此运动过程中电子速度 随时间t变化的关系;

(3)若电子在第N个周期内的位移为零,求k的值。


(2)在2nT~(2n+1)T,(n=0,1,2, ……,99)时间内⑦
加速度的大小a′2=
速度增量△v2=-a′2T⑧
(a)当0≤t-2nt<T时
电子的运动速度v=n△v1+n△v2+a1(t-2nT)⑨
解得v=[t-(k+1)nT] ,(n=0,1,2, ……,99)⑩
(b)当0≤t-(2n+1)T<T时
电子的运动速度v=(n+1) △v1+n△v2-a′2[t-(2n+1)T]○11
解得v=[(n+1)(k+1)T-kl] ,(n=0,1,2, ……,99)○12
(3)电子在2(N-1)T~(2N-1)T时间内的位移x2N-1=v2N-2T+ a1T2
电子在(2N-1)T~2NT时间内的位移x2N=v2N-1T- a′2T2
由○10式可知v2N-2=(N-1)(1-k)T

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二、选择题(本题共4小题。在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
14.原子核 经放射性衰变①变为原子核 ,继而经放射性衰变②变为原子核 ,再经放射性衰变③变为原子核 。放射性衰变 ①、②和③依次为
A.α衰变、β衰变和β衰变 B.β衰变、β衰变和α衰变
C.β衰变、α衰变和β衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变
【答案】A
【解析】 ,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变. ,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子. ,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子.
【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程,应用质量数与电荷数的守恒分析解决。
15.如右图,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为 、 。重力加速度大小为g。则有
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】C
【解析】在抽出木板的瞬时,弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。对1物体受重力和支持力,mg=F,a1=0. 对2物体受重力和压力,根据牛顿第二定律
【命题意图与考点定位】本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题,关键是区分瞬时力与延时力。
16.关于静电场,下列结论普遍成立的是
A.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关
B.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低
C.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零[来源:KS5U.COM]
D.在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向
【答案】C
【解析】在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A错误。电势差的大小决定于两点间距和电场强度,B错误;沿电场方向电势降低,而且速度最快,C正确;场强为零,电势不一定为零,如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上,电场力做正功。
【命题意图与考点定位】考查静电场中电场强度和电势的特点,应该根据所学知识举例逐个排除。
17.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为 T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时,海水自西向东流,流速为2m/s。下列说法正确的是
A.河北岸的电势较高 B.河南岸的电势较高[来源:]
C.电压表记录的电压为9mV D.电压表记录的电压为5mV
【答案】BD
【解析】海水在落潮时自西向东流,该过程可以理解为:自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场。根据右手定则,右岸即北岸是正极电势高,南岸电势低,D对C错。根据法拉第电磁感应定律 V, B对A错
【命题意图与考点定位】导体棒切割磁场的实际应用题。[来源:Ks5u.com]
18.一水平抛出的小球落到一倾角为 的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ,根据有: 。则下落高度与水平射程之比为 ,D正确。
【命题意图与考点定位】平抛速度和位移的分解
19.右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是
A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力
B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力
C.当r等于r2时,分子间的作用力为零
D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功[来源:KS5U.COM
【答案】BC
【解析】分子间距等于r0时分子势能最小,即r0= r2。当r小于r1时分子力表现为斥力;当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力;当r大于r2时分子力表现为引力,A错BC对。在r由r1变到r2的过程中,分子斥力做正功分子势能减小,D错误。[来源:KS5U.COM]
【命题意图与考点定位】分子间距于分子力、分子势能的关系
20.某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直,镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时,他在镜中恰好能够看到整棵树的像;然后他向前走了6.0 m,发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像,这棵树的高度约为[来
A.5.5m B.5.0m C.4.5m D.4.0m
【答案】B
【解析】如图是恰好看到树时的反射光路,由图中的三角形可得
,即 。人离树越远,视野越大,看到树所需镜面越小,同理有 ,以上两式解得L=29.6m,H=4.5m。[来
【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像,能够正确转化为三角形求解
21.一简谐振子沿x轴振动,平衡位置在坐标原点。 时刻振子的位移 ; 时刻 ; 时刻 。该振子的振幅和周期可能为
A.0. 1 m, B.0.1 m, 8s C.0.2 m, D.0.2 m,8s
【答案】AD
【解析】在t= s和t=4s两时刻振子的位移相同,第一种情况是此时间差是周期的整数倍 ,当n=1时 s。在 s的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大,所以振幅是0.1m。A正确。
第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则 ,当n=0时 s,且由于 是 的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m。如图答案D。
【命题意图与考点定位】振动的周期性引起的位移周期性变化。[来源:KS5U.COM]

22.(18分)[来源:Ks5u.com]
图1是利用激光测转的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时,接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来(如图2所示)。

(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10-2 s ,则圆盘的转速为__________________转/s。(保留3位有效数字)

(2)若测得圆盘直径为10.20 cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 ________ cm。(保留3位有效数字)
【答案】⑴4.55转 /s ⑵2.91cm
【解析】⑴从图2可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格,由题意知图2中横坐标上每格表示1.00×10-2s,所以圆盘转动的周期是0.22s,则转速为4.55转 /s
⑵反光引起的电流图像在图2中横坐标上每次一格,说明反光涂层的长度占圆盘周长的22分之一为 cm。
【命题意图与考点定位】匀速圆周运动的周期与转速的关系,以及对传感器所得图像的识图。
23.(16分)
一电流表的量程标定不准确,某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程 。
所用器材有:量程不准的电流表 ,内阻 =10.0 ,量程标称为5.0mA;标准电流表 ,内阻 =45.0 ,量程1.0mA;标准电阻 ,阻值10.0 ;滑动变阻器R,总电阻为300.0 ;电源E,电动势3. 0V,内阻不计;保护电阻 ;开关S;导线。
回答下列问题:
(1)在答题卡上(图2所示)的实物图上画出连线。

(2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端c应滑动至 端。
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表 满偏;若此时电流表 的读数为 ,则 的量程 = 。
(4)若测量时, 未调到满偏,两电流表的示数如图3所示,从图中读出 的示数 = , 的示数 = ;由读出的数据计算得 = 。(保留3位有效数字)

(5)写出一条提高测量准确度的建议: 。[来源:KS5U.COM][来源:Ks5u.com]
【答案】⑴连线如图
⑵阻值最大


(5)多次测量取平均
【解析】⑴连线如图
⑵在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端[来源:Ks5u.com]
⑶闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏,流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有 得 [来源:KS5U.COM]
⑷待测表未满偏有 ,将A2的示数0.66mA和其他已知条件代入有
Ma
但图中A1的示数3.0mA量程为5.0mA,根据电流表的刻度是均匀的,则准确量程为6.05mA
⑸多次测量取平均
24.(15分)
汽车由静止开始在平直的公路上行驶,0 ~60s内汽车的加速度随时间变化的图线如右图所示。
⑴画出汽车在0~60s内的v-t图线;
⑵求在这60s内汽车行驶的路程。
【答案】⑴速度图像为右图。
⑵900m
【解析】由加速度图像可知前10s汽车匀加速,后20s汽车匀减速恰好停止,因为图像的面积表示速度的变化,此两段的面积相等。最大速度为20m/s。所以速度图像为右图。然后利用速度图像的面积求出位移。
⑵汽车运动的面积为匀加速、匀速、匀减速三段的位移之和。
m
25.(18分)
如右图,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动,星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G。
⑴ 求两星球做圆周运动的周期。
⑵ 在地月系统中,若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和 7.35 ×1022kg 。求T2与T1两者平方之比。(结果保留3位小数)
【答案】⑴ ⑵1.01
【解析】 ⑴A和B绕O做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供向心力,则A和B的向心力相等。且A和B和O始终共线,说明A和B有相同的角速度和周期。因此有
, ,连立解得 ,
对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得 [来源:KS5U.COM]
化简得
⑵将地月看成双星,由⑴得
将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得
化简得
所以两种周期的平方比值为
26.(21分)
如下图,在 区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在t=0时刻,一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向的夹角分布在0~180°范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在 时刻刚好从磁场边界上 点离开磁场。求:
⑴ 粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m;[来源:]
⑵ 此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围;[来源:KS5U.COM]
⑶ 从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。

【答案】⑴
⑵速度与y轴的正方向的夹角范围是60°到120°[来源:]
⑶从粒子发射到全部离开所用 时间 为
【解析】 ⑴粒子沿y轴的正方向进入磁场,从P点经过做OP的垂直平分线与x轴的交点为圆心,根据直角三角形有
解得
,则粒子做圆周运动的的圆心角为120°,周期为 [来源:KS5U.COM]
粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,根据牛顿第二定律得
, ,化简得
⑵仍在磁场中的粒子其圆心角一定大于120°,这样粒子角度最小时从磁场右边界穿出;角度最大时从磁场左边界穿出。
角度最小时从磁场右边界穿出圆心角120°,所经过圆弧的弦与⑴中相等穿出点如图,根据弦与半径、x轴的夹角都是30°,所以此时速度与y轴的正方向的夹角是60°。
角度最大时从磁场左边界穿出,半径与y轴的的夹角是60°,则此时速度与y轴的正方向的夹角是120°。
所以速度与y轴的正方向的夹角范围是60°到120°
⑶在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹应该与磁场的右边界相切,在三角形中两个相等的腰为 ,而它的高是
,半径与y轴的的夹角是30°,这种粒子的圆心角是240°。所用 时间 为 。
所以从粒子发射到全部离开所用 时间 为 。

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