高中物理综合题

如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T。已知ab长L₁=0.7m，闭合矩形导体框宽L₂=0.5m电阻R₁=2Ω，R₂＝4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，求：作用于ab的外力大小及R₁上消耗的电热功率（不计摩擦）

如图所示，交流发电机的电动势为E=20V，内阻不计，它通过一个R=6Ω的指示灯连接到一个理想降压变压器的输入端。在变压器的输出端并联着24只规格都是“6V，0.25W”彩色小灯泡，每只灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：
（1）原线圈中的电流；
（2）降压变压器初级、次级线圈的匝数比；
（3）若只使用18盏彩色小灯泡，通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何？（设小灯泡的电阻不随温度变化）

内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭着压强为1.0×10⁵ Pa、体积为2.0×10^{－3 m3}的理想气体，大气压强为1.0×10⁵ Pa。现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为400 K．
（1）求气缸内气体的最终体积；
（2）在p-V图上画出缸内气体的状态变化的整个过程．

如图甲，相距为L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中，oo^/为磁场边界，磁感应强度为B，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计。在距oo^/为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab。
（1）若ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动，其速度－位移的关系图象如图乙所示，则在此过程中电阻R上产生的电热Q₁是多少？ab杆在离开磁场前瞬间的加速度为多少？
（2）若a b杆固定在导轨上的初始位置，磁场按B_t=Bcosωt 规律由B减小到零，在此过程中电阻R上产生的电热为Q₂，求ω的大小。

在电场强度为E的匀强电场中，有一条与电场线平行的几何线，如图中虚线所示，几何线上有两个静止的小球A和B（均可看做质点），两小球的质量均为m，A球带电荷量＋Q，B球不带电，开始时两球相距L，在电场力的作用下，A球开始沿直线运动，并与B球发生对碰撞，碰撞中A、B两球的总动能无损失，设在各次碰撞过程中，A、B两球间无电量转移，且不考虑重力及两球间的万有引力，问：
(1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞？
(2)第一次碰撞后，A、B两球的速度各为多大？
(3)试问在以后A、B两球有再次不断地碰撞的时间吗？如果相
等，请计算该时间间隔T，如果不相等，请说明理由．

如图所示，在NOQ范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场I，在MOQ范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场II，M、O、N在一条直线上，∠MOQ=60°。这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B。离子源中的离子（带电量为+q，质量为m）通过小孔O₁进入极板间电压为U的加速电场区域（可认为初速度为零），离子经电场加速后通过小孔O₂射出，从接近O点外进入磁场区域I。离子进入磁场的速度垂直于磁场边界MN，也垂直于磁场。不计离子的重力。
（1）当加速电场极板电压U=U₀，求离子进入 
磁场中做圆周运动的半径R；
（2）在OQ有一点P，P点到O点距离为L，当加速电场极板电压U取哪些值，才能保证离子通过P点。

2007年10月24日18时05分“嫦娥一号”发射升空，“嫦娥一号”探月卫星的路线简化后示意图如图所示。卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地---月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。若地球与月球的质量之比为，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为，卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，求卫星在停泊轨道和工作轨道运行的线速度大小之比。

为了安全，在高速公路旁通常有安全测距警示标记，提醒司机车距必须不小于200m的安全距离，若高速公路上汽车行驶的最高速度为120km／h，某物理研究性学习小组为了弄清安全距离为200m的理论依据．查到两条相关的信息，请根据相关信息，回答以下问题。（g=10 m/s²）
资料一：驾驶员的反应时间：0.3s—0.6s之间
资料二：各种路面与轮胎之间的动摩擦因数：

路面	动摩擦因数
干沥青与混凝土路面	0.7—0.8
干碎石路面	0.6—0.7
湿沥青与混凝土路面	0.32—0.4

①在计算中驾驶员的反应时间应该取多少？为什么？
②在计算中路面与轮胎之间的动摩擦因数应该取多少？为什么？
③通过你的计算来说明200m为必要的安全距离．

如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,现有一质量m=4×10^－20kg,带电量q=+2×10^－14C的粒子,从小孔以速度v₀=3×10⁴m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向里的一正三角形区域.该粒子在运动过程中始终不碰及竖直档板,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求：
（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）粒子在磁场中运动的时间；
（3）正三角形磁场区域的最小边长.

宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点，静止一质量为m的小球（可视为质点）如图所示，当给小球水平初速度v₀时，刚好能使小球在竖直面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r，月球的半径为R，万有引力常量为G。若在月球表面上发射一颗环月卫星，所需最小发射速度为多大？

如图所示,两根不计电阻的倾斜平行导轨与水平面的夹角θ=37^o ,底端接电阻R=1.5Ω.金属棒ab的质量为m=0.2kg.电阻r=0.5Ω,垂直搁在导轨上,金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.25,虚线为一曲线方程y=0.8sin(x)m与x轴所围空间区域存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,方向垂直于导轨平面向上（取g=10m/s²,sin37^o=0.6,cos37^o=0.8）.求：
（1）当金属棒ab以速度为m/s做匀速下滑时,电阻R的电功率是多少？
（2）当金属棒ab从静止开始运动到X_o=6m处时,电路中的瞬时电功率为0.8w,在这一过程中,安培力对金属棒ab做了多少功？

两个带电粒子的电量相同，质量之比m₁∶m₂=1∶4，它们以相同的初动能同时垂直于磁场方向射入到同一匀强磁场中。⑴求这两个粒子的运动半径之比、周期之比、角速度之比；⑵若质量为m₁的带电粒子在磁场中转了20圈，求质量为m₂的粒子在磁场中转了几圈？（粒子重力不计）

人类的陆上运输经历了从马车到蒸汽机车，再到内燃机车的演变过程。今天，我们已拥有汽车、火车、飞机等快速变通工具。

1．	汽车、火车、飞机在行驶中都会因某些因素而影响其速度，所以高速运行的交通工具的头部一般呈流线型，主要是为了减少。

2．	某汽车的部分参数如下表，请根据表中数据完成表的其他部分。 整车行驶质量1500kg                        最大功率92KW 加速性能 0-108km/h（即30m/s）所需时间 平均加速度 11s m/s^2 制动性能 车辆以36km/h（即10m/s）行驶时间的制动距离 制运过程中所受合外力   6.5m N

3．	生活中经常用"呼啸而来"形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应。图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发生无线电波，并接收被车辆反射的无线电波。由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发生时不同，利用频率差 就能计算出车辆的速度。已知发出和接收的频率间关系为，式中是真空中的光速，若，，可知被测车辆的速度大小为m/s。

4．	有一个小实验：当向两片竖直放置的纸片的中间吹气时，会发现两个小纸片不但不分离，反而靠拢了。这一现象告诉我们，流体运动部分产生的压强要比它周围静止部分产生的压强小。也可以概括为流速大，压强小、流速小，压强大。飞机上天就是由于机翼上下空气流速不同造成的压力差所致。赛车在尾部都装有尾翼板，其作用是（） A． 减小磨擦 B． 抵消升力 C． 减小阻力 D． 升高重心

5．	电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。右图为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油机的4倍或5倍。为促进电动车的推广使用，在技相主主要应对电动车的等部件加以改进。给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着使用电动车时能量转化的总数率约为%。

如图所示是测量通电螺线管内部磁感应强度及其与电流关系的实验装置。将截面积为、匝数为的小试测线圈置于螺线管中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均匀。将试测线圈引线的两端与冲击电流计相连。拨动双刀双掷换向开关，改变通入螺线管的电流方向，而不改变电流大小，在中产生的感应电流引起的指针偏转。

（1）将开关合到位置1，待螺线管中的电流稳定后，再将从位置1拨到位置2，测得的最大偏转距离为，已知冲击电流计的磁通灵敏度为，＝，式中为单匝试测线圈磁通量的变化量。则试测线圈所在处磁感应强度＝；若将从位置1拨到位置2的过程所用的时间为，则试测线圈中产生的平均感应电动势＝。
（2）调节可变电阻，多次改变电流并拨动，得到中电流和磁感应强度的数据，见右表。由此可得，螺线管内部在感应强度和电流的关系为＝             。

实验次数
1	0.5	0.62
2	1.0	1.25
3	1.5	1.88
4	2.0	2.51
5	2.5	3.12

（3）（多选题）为了减小实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（）

A．	适当增加试测线圈的匝数
B．	适当增大试测线圈的横截面积
C．	适当增大可变电阻的阻值
D．	适当拨长拨动开关的时间

[物理─选修3－5]
（1）天然放射性元素经过次衰变和次衰变，最后变成铅的同位素。（填入铅的三种同位素、、中的一种）
（2）某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，两摆球均很小，质量之比为1∶2。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30°。若本实验允许的最大误差为±4％，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？