高中物理综合题

如图12－2－19（1）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L．M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．

(1)由b向a方向看到的装置如图12－2－19（2）所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
（2）在加速下滑的过程中，当ab杆的速度大小为时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
（3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．

与磁感应强度垂直的线圈面积为，此时线圈的磁通量是多大？若这个线圈绕有50匝时，磁通量多大？线圈位置如果转过时磁通量多大？

由高压水枪中竖直向上喷出的水柱，将一个质量为m的小铁盒开口向下倒顶在空中，如图所示.已知水（密度ρ已知）以恒定速率v₀从横截面积为S的水枪中持续喷出，向上运动并冲击小铁盒后，以不变的速率竖直返回.求稳定状态下小铁盒距水枪口的高度.

一只蚂蚁从蚂蚁洞沿直线爬出，已知爬出速度v的大小与距蚂蚁洞中心的距离L成反比，当蚂蚁到达距蚂蚁洞中心的距离L₁=1m的A点时，速度大小为v₁=20cm/s，问当蚂蚁到达距蚂蚁洞中心的距离L₂=2m的B点时，其速度大小为v₂="?" 蚂蚁从A点到达B点所用的时间t=?

单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。
传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极和，、间的距离等于测量管内径，测量管的轴线与、的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极、的间出现感应电东势，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量。设磁场均匀恒定，磁感应强度为。

（1）已知，设液体在测量管内各处流速相同，试求的大小（取）。
（2）一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法。
（3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为。 、间导电液体的电阻随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以、、为参量，给出电极、间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。

两个人要将质量的货物装进离地面离的卡车车厢内，他们找到一个长为L=5m的斜面，但是没有其他更多可借助的工具。假设货物在接触面上滑动时所受的摩擦阻力恒为货物的重力的0.12倍，两人的最大推力各为800N，他们能否将货物直接推进车厢？你能否帮他们将此方案加以改进，设计一个可行的方案？

如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为、足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为，条形匀强磁场的宽度为，磁感应强度大小为、方向与导轨平面垂直。长度为的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成""型装置，总质量为，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为的电流（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为，电阻为，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为。
求：（1）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热；
（2）线框第一次穿越磁场区域所需的时间；
（3）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离。

在衰变中常伴有一种称为"中微子"的粒子放出。
中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即
可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是。（填写选项前的字母）

A．

0和0

B．

0和1

C．

1和 0

D．

1和1

（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即           

已知正电子和电子的质量都为，反应中产生的每个光子的能量约为.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是。
（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。

已知气泡内气体的密度为1.29，平均摩尔质量为0.29。阿伏加德罗常数，取气体分子的平均直径为，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。（结果保留一位有效数字）

航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量，动力系统提供的恒定升力。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，取10。
（1）第一次试飞，飞行器飞行时到达高度。求飞行器所阻力的大小；
（2）第二次试飞，飞行器飞行时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度；
（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间。

钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和,立即衰变为铀核，并放出能量为的光子。已知：、和粒子的质量分别为和, .
（1）写出衰变方程；
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能。

有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此中示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如左图所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接受器所接受。有图为示波器的显示屏。屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接受信号。若已知发射的脉冲信号频率为，发射器与接收器的距离为，求管内液体中的声速。（已知所测声速应在1300~1600之间，结果保留两位有效数字。

）

 

一卡车拖挂一相同质量的车厢，在水平直道上以的速度匀速行驶，其所受阻力可视为与车重成正比，与速度无关。某时刻，车厢脱落，并以大小为的加速度减速滑行。在车厢脱落后，司机才发觉并紧急刹车，刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前牵引力不变，求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。

如图，一透明半圆柱体折射率为，半径为、长为。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。球该部分柱面的面积S。

已知：功率为100灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速，普朗克常量，假定所发出的可见光的波长都是560，计算灯泡每秒内发出的光子数。