电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:
(1)磁场的方向;
(2)MN刚开始运动时加速度a的大小;
(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。
高三物理简答题极难题查看答案及解析
如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,A放在水平地面上,B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连,C放在固定的足够长光滑斜面上。用手按住C,使细线恰好伸直但没有拉力,并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为m,C的质量为M(),细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态。释放C后它沿斜面下滑,当A恰好要离开地面时,B获得最大速度(B未触及滑轮,弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度大小为g).求:
(1)释放物体C之前弹簧的压缩量
(2)物体B的最大速度
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阅读以下信息:
①2013年12月2日1时30分,“嫦娥三号”在西昌卫星发射中心发射,经过19分钟的飞行后,火箭把“嫦娥三号”送入近地点高度210千米、远地点高度约36.8万千米的地月转移轨道。“嫦娥三号”奔月的近似轨迹如图所示。
②经过地月转移轨道上的长途飞行后,“嫦娥三号”在距月面高度约100千米处成功变轨,进入环月圆轨道。在该轨道上运行了约4天后,再次成功变轨,进入近月点高度15千米、远月点高度100千米的椭圆轨道。
③2013年12月14日晚21时,随着首次应用于中国航天器的空间变推力发动机开机,沿椭圆轨道通过近月点的“嫦娥三号”从每秒钟1.7千米的速度实施动力下降。
④2013年12月14日21时11分,“嫦娥三号”成功实施软着陆。
⑤开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即,k是一个对所有行星都相同的常量。该定律适用于一切具有中心天体的引力系统。
⑥月球的质量M=7.35×1022kg,半径R=1.74×103km;月球绕地球运行的轨道半长轴a0=3.82×105km,月球绕地球运动的周期T0=27.3d(d表示天);质量为m的物体在距离月球球心r处具有的引力势能,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2;地球的半径R0=6.37×103km。
根据以上信息,请估算:
(1)“嫦娥三号”在100km环月圆轨道上运行时的速率v;
(2)“嫦娥三号”在椭圆轨道上通过远月点时的速率v远;
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相距的足够长金属导轨竖直放置,质量为的金属棒ab和质量为的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同,ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为,两帮总电阻为,导轨电阻不计。时刻起,ab棒在方向竖直向上,大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,由静止沿导轨向上匀加速运动,同时也由静止释放cd棒。
(1)求磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;
(2)已知在内外力F做功,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)①判断cd棒的运动过程
②求出cd棒达到最大速度所对应的时刻
③在图(c)中画出前5秒内cd棒所受摩擦力随时间变化的图像。
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如图所示,M.N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到最大值之间的各种竖直。静止的带电粒子电荷量为,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为,孔Q到板的下端C的距离为L,当M.N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,求:
(1)当M.N两板间电压取最大值时,粒子射入磁场的速度的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间;
(4)CD板上可能被粒子打中区域的长度S。
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如图所示,平面直角坐标系的第一象限存在沿轴负方向的匀强电场,电场强度为,第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为,电荷量为的粒子从轴的A点以速度沿轴正方向进入电场,经电场偏转后从轴的C点进入磁场,其方向与轴正方向成角,最后从轴的D点垂直射出,不计重力。求:
(1)粒子进入匀强磁场的位置C与坐标原点的距离L;
(2)匀强磁场的磁感应强度及粒子在磁场中运动的时间;
(3)若使粒子经磁场后不再进入电场,磁感应强度的大小应满足什么条件?
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如图所示,一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,其轨道平面与地球赤道重合,离地面的高度等于地球的半径R0,该卫星不断地向地球发射微波信号.已知地球表面重力加速度为g.
(1)求卫星绕地球做圆周运动的周期T;
(2)设地球自转周期为T0,该卫星绕地球转动方向与地球自转方向相同,则在赤道上的任意一点能连续接收到该卫星发射的微波信号的时间是多少?(图中A1、B1为开始接收到信号时,卫星与接收点的位置关系)
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如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧.投饵时,每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定,在弹簧上端放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去.设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零.不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变弹簧的弹性势能.已知重力加速度为g.求:
(1)质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;
(2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;
(3)已知地面与水面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线OO′在90°角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在到m之间变化,且均能落到水面.持续投放足够长时间后,鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少?
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【选做题】(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡相应的答题区域内作答,如都作答则按A、B两小题评分)
A.(选修模块3-3)(12分)
封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D,其体积V与热力学温度关T系如图所示,该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0,温度为T0,O、A、D三点在同一直线上,阿伏伽德罗常数为NA。
(1)由状态A变到状态D过程中 ▲
A.气体从外界吸收热量,内能增加
B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大
D.气体的密度不变
(2)在上述过程中,气体对外做功为5J,内能增加9J,则气体▲ (选“吸收”或“放出”)热量 ▲ J。
(3)在状态D,该气体的密度为ρ,体积为2V0,则状态D的温度为多少?该气体的分子数为多少?
C.(选修模块3-5)(12分)
(1)(4分)下列说法正确的是▲________
A.汤姆生发现了电子,表明原子具有核式结构
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短
D.将放射性元素掺杂到其它稳定元素中,并降低其温度,它的半衰期不发生改变
(2)(4分)北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震,并引发了福岛核电站产生大量的核辐射,经研究,其中核辐射的影响最大的是铯137(),可广泛散布到几百公里之外,且半衰期大约是30年左右).请写出铯137发生β衰变的核反应方程:
▲________.如果在该反应过程中释放的核能为,则该反应过程中质量亏损为________▲________.(已知碘(I)为53号元素,钡()为56号元素)
(3)(4分)如图甲所示,光滑水平面上有A、B两物块,已知A物块的质量mA=1kg.初始时刻B静止,A以一定的初速度向右运动,之后与B发生碰撞并一起运动,它们的位移-时间图象如图乙所示(规定向右为位移的正方向),则物体B的质量为多少?
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测量一未知电阻的阻值.
(1) 某同学首先用多用电表粗测电阻的大小,将多用表选择开关置于×10Ω挡,调零后,将红黑表笔分别接电阻两端,发现指针读数如图所示,则所测阻值为________Ω.
(2) 接着该同学计划用VA法准确测量电阻的阻值,提供的实验器材有:8V直流电源;电压表(0~10V,内阻约20kΩ);电流表(0~50mA,内阻约10Ω);滑动变阻器(0~20Ω,1A);开关和导线.
请根据实验要求和提供的器材,参考下面未完全连接好的实物电路在下面虚线方框内画出实验电路图,并完成下面实物电路未连接的导线.
(3) 实验中移动变阻器滑动头,记下多组电流表、电压表读数(U,I),然后在坐标纸上作出UI图线,图线的________大小表示待测电阻阻值.在这个实验中,测量值________真实值.(填“>”“=”或“<”)
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