高中物理综合题

如图所示，空间被分层若干个区域，分别以水平线aa＇、bb＇、cc＇、dd＇为界，每个区域的高度均为h，期中区域Ⅱ存在垂直于纸面向外的匀强磁场，区域Ⅲ存在垂直于纸面向里且与区域Ⅱ的磁感应强度大小相等的匀强磁场。竖直面内有一边长为h、质量为m的正方形导体框，导体框下边与aa＇重合并由净值开始自由下落，导体框下边刚进入bb＇就做匀速直线运动，之后导体框下边越过cc＇进入区域Ⅲ，导体框的下边到达区域Ⅲ的某一位置时又开始做匀速直线运动。求：从导体框下边刚进入bb＇时到下边刚处dd＇时的过程中，导体框中产生的热量。（已知重力加速度为g，导体框始终在竖直面内运动且下边始终水平）

如图所示，用一根长为l＝1m的细线，一端系一质量为m＝1kg的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为T。求（取g＝10m/s²，结果可用根式表示）：
（1）若要小球离开锥面，则小球的角速度ω₀至少为多大？
（2）若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω＇为多大？
（3）细线的张力T与小球匀速转动的加速度ω有关，请在坐标纸上画出ω的取值范围在0到ω＇之间时的T—ω²的图象（要求标明关键点的坐标值）。

下图是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格。

车速（km/h）	反应距离（m）	刹车距离（m）	停车距离（m）
40	10	10	20
60	15	22.5	37.5
80	A＝（   ）	B＝（   ）	C＝（  ）

请根据该图表计算
（1）如果驾驶员的反应时间一定，请在表格中填上A的数据；
（2）如果路面情况相同，请在表格中填上B、C的数据；
（3）如果路面情况相同，一名喝了酒的驾驶员发现前面50m处有一队学生正在横穿马路，此时他的车速为72km/h，而他的反应时间比正常时慢了0.1s，请问他能在50m内停下来吗？

随着越来越高的摩天大楼在各地的落成，至今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经渐渐地不适用了。这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加，这些钢索会由于承受不了自身的重量，还没有挂电梯就会被扯断。为此，科学技术人员正在研究用磁动力来解决这个问题。如图所示就是一种磁动力电梯的模拟机，即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁= B₂=1T，两磁场始终竖直向上作匀速运动。电梯桥厢固定在如图所示的一个用超导材料制成的金属框abcd内（电梯桥厢在图中未画出），并且与之绝缘．电梯载人时的总质量为5×10³kg，所受阻力F_f=500N，金属框垂直轨道的边长L_cd=2m，两磁场的宽度均与金属框的边长L_ac相同，金属框整个回路的电阻R=9.5×10^－4Ω，假如设计要求电梯以v₁=10m/s的速度向上匀速运动，那么，

（1）磁场向上运动速度v₀应该为多大？
（2）在电梯向上作匀速运动时，为维持它的运动，外界必须提供能量，那么这些能量是由谁提供的？此时系统的效率为多少？

如图所示，地面上方竖直界面N左侧空间存在着水平的、垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B="2.0" T．与N平行的竖直界面M左侧存在竖直向下的匀强电场，电场强度E1="100" N/C．在界面M与N之间还同时存在着水平向左的匀强电场，电场强度E2="200" N/C．在紧靠界面M处有一个固定在水平地面上的竖直绝缘支架，支架上表面光滑，支架上放有质量m2=1.8×10^-4 kg的带正电的小物体b（可视为质点），电荷量q2=1.0×10^-5 C．一个质量m1=1.8×10^-4 kg，电荷量q1=3.0×10^-5C的带负电小物体（可视为质点）a以水平速度v0射入场区，沿直线运动并与小物体b相碰，碰后粘合在一起成小物体c，进入界面M右侧的场区，并从场区右边界N射出，落到地面上的Q点（图中未画出）．已知支架顶端距地面的高度h="1.0" m，M和N两个界面的距离L="0.10" m，g取10 m/s²．求：

（1）小球a水平运动的速率；
（2）物体c刚进入M右侧的场区时的加速度；
（3）物体c落到Q点时的速率．      

如图所示，质量m=0.5kg的金属盒AB，放在水平桌面上，它与桌面间的动摩擦因数μ=0.125，在盒内右端B放置质量也为m=0.5kg的长方体物块，物块与盒左侧内壁距离为L=0.5m，物块与盒之间无摩擦．若在A端给盒以水平向右的冲量1.5N·s，设盒在运动中与物块碰撞时间极短，碰撞时没有机械能损失，(g=10m/s²)求：

（1）盒第一次与物块碰撞后各自的速度；
（2）物块与盒的左侧内壁碰撞的次数；
（3）盒运动的时间．

如图所示，有一与竖直方向夹角为45°的直线边界，其左下方有一正交的匀强电磁场.磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B；电场方向竖直向上，场强大小为E=mg/q.一质量为m，电荷量为+q的小球从边界上N点正上方高为h处的M点静止释放，下落到N点时小球瞬间爆炸成质量、电荷量均相等的A、B两块.已知爆炸后A向上运动，能达到的最大高度为4h；B向下运动进入电磁场区域.此后A也将进入电磁场区域，

求：
(1)B刚进入电磁场区域的速度v_B1
(2)B第二次进入电磁场区域的速度v_B2
(3)设    B、A第二次进入电磁场时，与边界OO'交点分别为P、Q，求PQ之间的距离.

如图所示，ABC是竖直固定的半圆形光滑圆弧槽，底端与水平地面相切于C点，半径R=0.1m．P、Q是两个可视为质点的物体， 、5kg，其间放有一压缩弹簧，且P开始静止于D处．P、Q与水平地面的摩擦因素均为μ=0.5，某时刻弹簧将P、Q瞬间水平推开（不考虑推开过程中摩擦力的影响），有E=15J的弹性势能转化为P、Q

的动能．（g取10m／s²）
求：（1）P、Q被推开瞬间各自速度的大小?
（2）当CD间距离S₁满足什么条件时，P物体可到达槽最高点A。

如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向水平向右，直角坐标系xoy的原点O处有一能向各个方向发射带电粒子（不计重力）的放射源。当带电粒子以某一初速度沿y轴正方向射入该区域时，恰好能沿y轴做匀速直线运动。若撤去磁场只保留电场，粒子以相同的速度从O点射入，经过一段时间后通过第一象限的P点，P点坐标为（L，）。若撤去电场，只保留磁场，让粒子以相同速率从O点射入，求：

⑴粒子在磁场中运动的半径；
⑵若要使粒子射出后仍能通过P点，求粒子从O点射出时的速度方向。

如图所示，光滑的圆弧轨道AB、EF，半径AO、O′F均为R且水平。质量为m、长度也为R的小车静止在光滑水平面CD上，小车上表面与轨道AB、EF的末端B、E相切。一质量为m的物体（可视为质点）从轨道AB的A点由静止开始下滑，由末端B滑上小车，小车立即向右运动。当小车右端与壁DE刚接触时，物体m恰好滑动到小车右端且相对于小车静止，同时小车与壁DE相碰后立即停止运动但不粘连，物体继续运动滑上圆弧轨道EF，以后又滑下来冲上小车。求：

（1）水平面CD的长度；
（2）物体m滑上轨道EF的最高点相对于E点的高度h；
（3）当物体再从轨道EF滑下并滑上小车后，小车立即向左运动。如果小车与壁BC相碰后速度也立即变为零，最后物体m停在小车上的Q点，则Q点距小车右端多远？

在平面直角坐标系内，第一、第三象限有大小相等、垂直平面朝里的匀强磁场，第二象限有平行于平面沿-方向的匀强电场E₂ ，第四象限有平行于平面沿+方向的匀强电场E₁。一质量为，电量为-的带电粒子（不计重力），从轴上的（）点以速度沿-方向进入第四象限的电场中，后由轴上的某点沿+方向进入第二象限的电场中，最后从轴上的某点沿-方向再度进入第四象限。已知，。求

（1）磁感应强度B的大小
（2）带电粒子从第一象限进入第四象限时点的坐标
（3）带电粒子第一次经过全部四个象限的时间

如图所示，质量的带有         

小孔的木块沿斜面上滑到最高点时速度恰          
好为零，此时与从点水平射出的弹丸相遇，     
弹丸沿着斜面方向进入小孔中，并立即与木块      
有相同的速度．已知A点和B点距地面的高        
度分别为：，，弹丸          
的质量，水平初速度．取．
(1)求斜面与水平地面的夹角 (可用反三角函数表示)．
(2)若在斜面下端与地面交接端设一个垂直于斜面的弹性挡板，木块与它相碰后的速率等于碰前的速率，要使木块反弹后能够回到B点，求斜面与木块间的动摩擦因数的取值范围?

如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨和水平放置，间接有阻值为的电阻，导轨相距，空间有竖直向下的匀强磁场．质量为，电阻为的导体棒垂直于导轨放置，并接触良好．用平行于向右的水平力拉动导体棒从静止开始运动，拉力的功率恒定为，经过时间导体棒达到最大速度．求

(1)匀强磁场磁感应强度的大小．               
(2)这一过程中电阻上所产生的电热．         
(3)换用恒力拉动导体棒从静止开始运动，导体棒达到最大速度将为．求恒力的大小及当导体棒速度为时的加速度．

如图a所示，水平直线MN下方有竖直向下的匀强电场，现将重力不计、比荷＝10⁶C/kg的负电荷于电场中的O点由静止释放，经过×10^－5 s后电荷以v₀＝1.5×10⁴ m/s的速度通过MN进人其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图b所示规律周期性变化。图中以垂直纸面向里为正，电荷通过MN时为t=0时刻．

求：(1)匀强电场的电场强度E及O点与直线MN之间的距离；
(2)如果在O点正右方d = 68cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板的时间．

如图（a）所示，质量为M = 10kg的滑块放在水平地面上，滑块上固定一个轻细杆ABC，∠ABC = 45°．在A端固定一个质量为m = 2kg的小球，滑块与地面间的动摩擦因数为m = 0.5．现对滑块施加一个水平向右的推力

F₁ = 84N，使滑块做匀加速运动．求此时轻杆对小球作用力F₂的大小和方向．（取g＝10m/s²）
有位同学是这样解的——
小球受到重力及杆的作用力F₂，因为是轻杆，所以F₂方向沿杆向上，受力情况如图（b）所示．根据所画的平行四边形，可以求得：
F₂ ＝mg＝×2×10N ＝ 20N．
你认为上述解法是否正确？如果不正确，请说明理由，并给出正确的解答．