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一??记盁嵘砭?五)(本試卷滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.下列說法正確的是()A.檢驗(yàn)工件平整度的操作中,如圖甲所示,上面為標(biāo)準(zhǔn)件,下面為待檢測(cè)工件,通過干涉條紋可推斷出P為凸處、Q為凹處B.圖乙為光照射到小圓孔得到的衍射圖樣C.圖丙海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象,原因是由于海面的上層空氣的折射率比下層空氣折射率小D.圖丁的原理和照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜的原理是相同的解析:選C薄膜干涉是等厚干涉,即明條紋處空氣膜的厚度相同,從彎曲的條紋可知,P處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相等,知P處凹陷,而Q處檢查平面右邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同,知Q處凸起,A錯(cuò)誤;題圖乙為光線通過小圓板得到的衍射圖樣,若用光照射很小的不透明圓板時(shí),后面會(huì)出現(xiàn)一亮點(diǎn),B錯(cuò)誤;海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象,原因是下層溫度低,空氣下沉,折射率大,上層空氣薄折射率小,C正確;立體電影是光的偏振,與鏡頭表面涂上增透膜是利用光的干涉,它們的原理不相同,D錯(cuò)誤。2.海陽核電站有效緩解了山東電力不足的情況,為建設(shè)生態(tài)山東做出了貢獻(xiàn)。核電站核反應(yīng)堆中,用中子轟擊eq\o\al(235,92)U原子核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba+eq\o\al(89,36)X+3eq\o\al(1,0)n,eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(1,0)n、eq\o\al(144,56)Ba、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4,其中eq\o\al(144,56)Ba是不穩(wěn)定的,其衰變的周期為T,真空中的光速為c,以下說法正確的是()A.X原子核中含有的中子數(shù)為50B.該反應(yīng)屬于人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)C.該反應(yīng)中釋放的能量為eq\f(1,2)(m1-2m2-m3-m4)c2D.經(jīng)過2T,一定質(zhì)量的eq\o\al(144,56)Ba原子核衰變了的質(zhì)量占開始時(shí)的eq\f(3,4)解析:選D根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可寫出該核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba+eq\o\al(89,36)X+3eq\o\al(1,0)n可知X原子核中含有的中子數(shù)為53,A錯(cuò)誤;該核反應(yīng)為重核裂變反應(yīng),B錯(cuò)誤;該核反應(yīng)中釋放的能量為ΔE=Δmc2=(m1-2m2-m3-m4)c2,C錯(cuò)誤;根據(jù)半衰期公式m余=meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)可知,經(jīng)過2T,eq\f(m余,m)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2=eq\f(1,4),所以一定質(zhì)量的eq\o\al(144,56)Ba原子核衰變了的質(zhì)量占開始時(shí)的eq\f(3,4),D正確。3.宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng),通??珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用,設(shè)四星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量均為m,半徑均為R,四顆星穩(wěn)定分布在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上。已知引力常量為G。關(guān)于宇宙四星系統(tǒng),下列說法錯(cuò)誤的是()A.四顆星圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.四顆星的軌道半徑均為eq\f(a,2)C.四顆星表面的重力加速度均為eq\f(Gm,R2)D.四顆星的周期均為2πaeq\r(\f(2a,4+\r(2)Gm))解析:選B四星系統(tǒng)中任一顆星體均在其他三顆星體的萬有引力作用下,合力方向指向?qū)蔷€的交點(diǎn),圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由幾何知識(shí)可得軌道半徑均為eq\f(\r(2),2)a,A正確,B錯(cuò)誤;在星體表面,根據(jù)萬有引力等于重力,可得Geq\f(mm′,R2)=m′g,解得g=eq\f(Gm,R2),C正確;由萬有引力定律和向心力公式得eq\f(Gm2,\r(2)a2)+eq\f(\r(2)Gm2,a2)=meq\f(4π2,T2)·eq\f(\r(2)a,2),T=2πaeq\r(\f(2a,4+\r(2)Gm)),D正確。4.如圖所示,質(zhì)量為4kg,半徑為0.5m的光滑細(xì)圓管用輕桿固定在豎直平面內(nèi),小球A和B的直徑略小于細(xì)圓管的內(nèi)徑,它們的質(zhì)量分別為mA=1kg、mB=2kg。某時(shí)刻,小球A、B分別位于圓管最低點(diǎn)和最高點(diǎn),且A的速度大小為v1=3m/s,此時(shí)桿的下端受到向上的壓力,大小為56N。則B球的速度大小vB為(取g=10m/s2)()A.2m/s B.4m/sC.6m/s D.8m/s解析:選C對(duì)A球,合外力提供向心力,設(shè)環(huán)對(duì)A的支持力為FA,由牛頓第二定律有FA-mAg=mAeq\f(v\o\al(2,A),R),代入數(shù)據(jù)解得FA=28N,由牛頓第三定律可得,A球?qū)Νh(huán)的力向下,為28N,設(shè)B球?qū)Νh(huán)的力為FB,由環(huán)的受力平衡可得FB+28N+m環(huán)g=-56N,解得FB=-124N,負(fù)號(hào)表示和重力方向相反,由牛頓第三定律可得,環(huán)對(duì)B球的力FB為124N,方向豎直向下,對(duì)B球由牛頓第二定律有FB+mBg=mBeq\f(v\o\al(2,B),R),解得vB=6m/s故選C。5.某公園廣場(chǎng)上新建的彩色噴泉,啟動(dòng)一段時(shí)間穩(wěn)定后可保持如圖所示的迷人風(fēng)姿。已知中心的水柱高達(dá)5m,其噴嘴橫截面積為1.2×10-3m2,噴嘴位置與池中水面持平,且噴水方向稍偏離豎直,使上升與下落的水流不重合。水的密度為1.0×103kg/m3,不計(jì)豎直方向的空氣阻力,則()A.此噴嘴的出水速度為5m/sB.此噴嘴的出水流量為1.2×10-3m3/sC.此噴嘴所接水泵的功率至少為600WD.此水柱在空中的水體積為6.0×10-2m3解析:選C根據(jù)v2=2gh解得v=eq\r(2gh)=10m/s,A錯(cuò)誤;流量為Q=Sv=1.2×10-2m3/s,B錯(cuò)誤;此噴嘴所接水泵的功率至少為P=eq\f(W,t)=eq\f(mgh,t)=eq\f(ρVgh,t)=ρQgh=600W,C正確;水上升和下落的總時(shí)間t=eq\f(2v,g)=eq\f(2×10,10)s=2s,該水柱在空中的水體積V=Q·t=1.2×10-2×2m3=2.4×10-2m3,D錯(cuò)誤。6.如圖所示,正方形ABCD四邊的中點(diǎn)分別為a、b、c、d,在a、d位置分別放置電荷量為-q和+q的點(diǎn)電荷,為使O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,則可以()A.在A處放置一個(gè)電荷量為-q的點(diǎn)電荷B.在B處放置一個(gè)電荷量為-2q的點(diǎn)電荷C.在C處放置一個(gè)電荷量為+2q的點(diǎn)電荷D.在D處放置一個(gè)電荷量為-2eq\r(2q)的點(diǎn)電荷解析:選D設(shè)正方形邊長(zhǎng)為2r,在a、d位置的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在中心O處的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=eq\f(\r(2)kq,r2),方向沿OB。在A處放置的電荷量為-q的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在中心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EA=eq\f(kq,2r2),方向沿OA,A錯(cuò)誤;在B處放置的電荷量為-2q的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在中心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EB=eq\f(kq,r2),方向沿OB,B錯(cuò)誤;在C處放置的電荷量為+2q的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在中心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EC=eq\f(kq,r2),方向沿OA,C錯(cuò)誤;在D處放置的電荷量為-2eq\r(2)q的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在中心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為ED=eq\f(\r(2)kq,r2),方向沿OD,D正確。7.如圖,籃球從某一高度處自由落下,與地面反復(fù)碰撞,最后停在地面上??諝庾枇Σ挥?jì),下列圖像能大致反映該過程籃球的加速度隨時(shí)間變化的是()解析:選B籃球自由落下到與地面接觸前,只受重力作用,加速度(向下,為正)保持不變;籃球與地面接觸到反彈離開地面的過程中,受地面向上的彈力先從零開始逐漸增大,籃球所受的合力F1=mg-N,開始階段地面的彈力N小于重力,合力向下,籃球繼續(xù)向下加速運(yùn)動(dòng),隨著地面的彈力N增大,合力逐漸減小,加速度逐漸減小,籃球這一階段向下做加速度(向下、為正)減小的加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)彈力N增大到超過重力大小時(shí),合力方向變?yōu)樨Q直向上,其大小為F2=N-mg,隨著N增大,加速度a逐漸增大,籃球向下做加速度(向上、為負(fù))增大的減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零;籃球開始向上運(yùn)動(dòng)的過程是籃球向下擠壓地面過程的逆過程,加速度變化特點(diǎn)是先向上(為負(fù))減小,再向下(為正)增大。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)得6分,選對(duì)但不全得3分,有選錯(cuò)的得0分。)8.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)與圓所在平面平行,圓的圓心為O,半徑為R=5cm,圓上有A、B、C三點(diǎn),∠BOC=37°。A、O、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為4V、8V、13V,沿著圓周移動(dòng)一個(gè)電子,其電荷量為e,sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列說法正確的是()A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100V/mB.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與CO垂直C.電子的最大電勢(shì)能為13eVD.從B點(diǎn)到C點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)電子做正功解析:選AD如圖所示,作出直徑CD,過A點(diǎn)作CD的垂線AE,則φC-φO=φO-φD=5V,所以φD=3V,根據(jù)幾何關(guān)系得OE=AOcos37°=4cm,則eq\f(φO-φD,φO-φE)=eq\f(OD,OE),所以φE=4V,則AE是勻強(qiáng)電場(chǎng)的一條等勢(shì)線,電場(chǎng)線沿CO方向,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=eq\f(φO-φD,OD)=100V/m,A正確,B錯(cuò)誤;在圓周上D點(diǎn)電勢(shì)最低,電子的最大電勢(shì)能為-3eV,C錯(cuò)誤;圓上各點(diǎn)中C點(diǎn)電勢(shì)最高,電子在C點(diǎn)的電勢(shì)能最小,從B點(diǎn)到C點(diǎn)電場(chǎng)力對(duì)電子做正功,D正確。9.平行金屬板PQ、MN與電源和滑動(dòng)變阻器如圖所示連接,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì);靠近金屬板P的S處有一粒子源能夠連續(xù)不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m,電荷量為+q,初速度為零的粒子,粒子在PQ間的加速電場(chǎng)作用下穿過Q板的小孔F,緊貼N板水平進(jìn)入MN間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng);改變滑片P的位置可改變加速電場(chǎng)的電壓U1和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U2,且所有粒子都能夠從MN間飛出,下列說法正確的是()A.粒子的豎直偏轉(zhuǎn)距離與eq\f(U1,U2)成正比B.滑片P向左滑動(dòng)的過程中,從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)飛出的粒子的偏轉(zhuǎn)角逐漸增大C.飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的粒子的最大速率vm=eq\r(\f(2qE,m))D.飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的粒子的最大速率vm=2eq\r(\f(qE,m))解析:選BC在平行金屬板PQ之間,根據(jù)動(dòng)能定理有qU1=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F),粒子在F點(diǎn)的速度為vF=eq\r(\f(2qU1,m)),設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)MN的長(zhǎng)度為L(zhǎng),MN之間的距離為d,則粒子通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)MN的時(shí)間為t=eq\f(L,vF),粒子的加速度為a=eq\f(qU2,md),所以粒子的豎直偏轉(zhuǎn)距離為y=eq\f(1,2)at2=eq\f(U2L2,4dU1),所以粒子的豎直偏轉(zhuǎn)距離與eq\f(U1,U2)成反比,A錯(cuò)誤;滑片P向右滑動(dòng)的過程中式eq\f(U1,U2)的比值增大,所以粒子的豎直偏轉(zhuǎn)距離y逐漸減小,根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知,從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)飛出的粒子豎直方向的速度逐漸減小,則飛出時(shí)粒子的速度的偏轉(zhuǎn)角逐漸減小,B正確;飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的粒子的最大動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)=qU1+qU2,因?yàn)閁1+U2=E,可得vm=eq\r(\f(2qE,m)),C正確,D錯(cuò)誤。10.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上,其上放置一個(gè)絕緣物塊。0~t1時(shí)間內(nèi)升降機(jī)停在某樓層處,從t1時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng),電流表中電流隨時(shí)間變化的情況如圖所示,下列判斷正確的是()A.t1~t2時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能先加速下降后減速下降B.t2~t3時(shí)間內(nèi),升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)C.t3~t4時(shí)間內(nèi),升降機(jī)處于超重狀態(tài)D.t3~t4時(shí)間內(nèi),升降機(jī)的加速度大小先增大后減小解析:選CD0~t1時(shí)間內(nèi)升降機(jī)停在某樓層處,受力平衡,t1~t2時(shí)間內(nèi)電路中電流比升降機(jī)靜止時(shí)小,說明壓敏電阻增大,壓力減小,重物處于失重狀態(tài),則此過程升降機(jī)一直加速下降,A錯(cuò)誤;t2~t3時(shí)間內(nèi)電路中電流等于升降機(jī)靜止時(shí)的電流,由于t1~t2時(shí)間內(nèi)升降機(jī)在加速運(yùn)動(dòng),所以t2~t3時(shí)間內(nèi)處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),B錯(cuò)誤;t3~t4時(shí)間內(nèi)電路中的電流大于升降機(jī)靜止時(shí)的電流,說明壓敏電阻減小,壓力增大,重物處于超重狀態(tài),C正確;由圖可知t3~t4時(shí)間內(nèi),電流先增大后減小,得壓敏電阻是先減小后增大,可知壓力是先增大后減小,可得加速度是先增大后減小,D正確。三、非選擇題(本題共5個(gè)小題,共54分)11.(6分)學(xué)校創(chuàng)客活動(dòng)中心的同學(xué)在老師指導(dǎo)下用兩根完全相同的輕彈簧和重物驗(yàn)證力的平行四邊形定則,他進(jìn)行了如下操作(彈簧始終處于彈性限度內(nèi)):(1)用刻度尺測(cè)出彈簧的自由長(zhǎng)度L0。(2)如圖甲所示,把重物通過細(xì)繩連接在彈簧下端,穩(wěn)定后測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度L1。(3)如圖乙所示,用兩根彈簧掛起重物,穩(wěn)定時(shí)兩彈簧與豎直方向的夾角均為60°,測(cè)出兩彈簧的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)2、L3,若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則,則L1、L2、L3需滿足的條件是________。(用關(guān)系式表示)(4)如圖丙所示,他又把兩彈簧調(diào)整到相互垂直,穩(wěn)定后測(cè)出兩彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)4、L5,若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則,則L1、L4、L5和L0需滿足的條件是________。(用關(guān)系式表示)(5)在實(shí)際進(jìn)行該方案的操作中,本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的誤差來源可能是__________________。(至少寫出2條)解析:(3)當(dāng)合力沿兩個(gè)分力角平分線方向且兩個(gè)分力夾角為120°,合力和兩個(gè)分力大小相等,故彈簧形變量相同,長(zhǎng)度相同,即L1=L2=L3。(4)當(dāng)兩個(gè)分力相互垂直時(shí),由勾股定理知F2=Feq\o\al(2,1)+Feq\o\al(2,2),即(L1-L0)2=(L5-L0)2+(L4-L0)2。(5)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的誤差來源可能是:彈簧有自重;長(zhǎng)度測(cè)量的誤差;角度測(cè)量的誤差。答案:(3)L1=L2=L3(4)(L1-L0)2=(L5-L0)2+(L4-L0)2(5)彈簧有自重;長(zhǎng)度測(cè)量的誤差;角度測(cè)量的誤差12.(9分)在“測(cè)量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,選擇一根粗細(xì)均勻的合金絲來進(jìn)行測(cè)量。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)前應(yīng)先旋緊圖甲所示的部件________(選填“A”“B”“C”或“D”),合金絲的直徑的測(cè)量值為________mm;(2)某次測(cè)量中,若測(cè)出合金絲接入電路部分的長(zhǎng)度為L(zhǎng),直徑為d,合金絲兩端電壓為U,電流為I,則該合金電阻率的表達(dá)式ρ=________(用上述字母和通用數(shù)學(xué)符號(hào)表示);(3)在本實(shí)驗(yàn)中,為了減少實(shí)驗(yàn)過程中的偶然誤差,在物理量測(cè)量時(shí)都進(jìn)行了多次測(cè)量。伏安法測(cè)電阻時(shí),要用每一組的電壓值與電流值求電阻,然后求電阻的平均值。如果將電壓值和電流值分別求平均值,然后再用它們的平均值來計(jì)算電阻,這樣計(jì)算________(選填“正確”或“不正確”);(4)利用測(cè)出的電阻率可以幫助我們解決實(shí)際問題。有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的該金屬材料管線樣品,其截面為外方內(nèi)圓,如圖乙所示。正方形邊長(zhǎng)為a,而管線內(nèi)徑d′太小無法直接測(cè)量。已知此樣品長(zhǎng)度為L(zhǎng)′,電阻率為ρ′。為了測(cè)出內(nèi)徑d′,有位同學(xué)想出一個(gè)方法,他只測(cè)出了電阻R′,就計(jì)算出了內(nèi)徑d′,請(qǐng)寫出內(nèi)徑d′的計(jì)算式d′=________;(5)該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器是要消耗電能的。某同學(xué)利用圖丙電路完成實(shí)驗(yàn)后,又進(jìn)一步研究了滑動(dòng)變阻器消耗電功率P的變化規(guī)律,并畫出了P隨靈敏電流計(jì)G的示數(shù)IG或電流表A的示數(shù)I的關(guān)系圖線,下列圖線中可能正確的是________。解析:(1)為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)前應(yīng)先旋緊固定螺釘B。螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為0mm,可動(dòng)刻度的讀數(shù)為d=0.01mm×41.0=0.410mm,故合金絲的直徑為d=0.410mm;(2)電阻絲的電阻R=eq\f(U,I),根據(jù)電阻定律得R=ρeq\f(L,S)=ρeq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2),解得電阻率為ρ=eq\f(πUd2,4IL);(3)如果將電壓值和電流值分別求平均值,然后再用它們的平均值來計(jì)算電阻,這樣計(jì)算是不正確的,因?yàn)闅W姆定律中導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體中的電流是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的;(4)由電阻定律可得R=ρeq\f(L,S)=ρ′eq\f(L′,a2-π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d′,2)))2),則d′=2eq\r(\f(a2R′-ρ′L′,πR′));(5)如圖丙所示電路由P=UI可得P=(U-IRx)I或P=(U-IGR0)IGeq\f(Rx+R0,Rx),圖線為開口向下的二次函數(shù),故選A、D。答案:(1)B0.410(2)eq\f(πUd2,4IL)(3)不正確(4)2eq\r(\f(a2R′-ρ′L′,πR′))(5)AD13.(11分)一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,在t1=0和t2=0.5s時(shí),其波形分別用如圖所示的實(shí)線和虛線表示。(1)求這列波可能具有的波速;(2)當(dāng)波速為28m/s時(shí),波的傳播方向如何?以此波速傳播時(shí),x=8m處的質(zhì)點(diǎn)從t1開始計(jì)時(shí),eq\f(3,14)s內(nèi)通過的路程是多少?解析:(1)若波沿x軸正向傳播,則Δx=Δx1+nλ=(2+8n)(n=1、2、3…)v=eq\f(Δx,Δt)=eq\f(2+8n,0.5)=(4+16n)m/s(n=1、2、3…)若波沿x軸負(fù)向傳播,則Δx=Δx2+nλ=(6+8n)(n=1、2、3…)v=eq\f(Δx,Δt)=eq\f(6+8n,0.5)=(12+16n)m/s(n=1、2、3…)。(2)當(dāng)波速為28m/s時(shí),有28m/s=(12+16n)m/s,n=1所以波向x軸負(fù)向傳播,周期T=eq\f(λ,v)=eq\f(8,28)s=eq\f(2,7)s則處x=8m的質(zhì)點(diǎn)從開始計(jì)時(shí),eq\f(3,14)s內(nèi)通過的路程s=eq\f(\f(3,14),\f(2,7))×4A=6cm。答案:(1)(4+16n)m/s(n=1、2、3…)、(12+16n)m/s(n=1、2、3…)(2)向x軸負(fù)方向傳播6cm14.(12分)如圖所示,質(zhì)量為M、半徑R的ABC凹槽(為光滑圓槽的一部分)靜止在光滑水平面上,B為最低點(diǎn),BC為eq\f(1,4)圓弧,OA與豎直方向夾角θ=60°,其右側(cè)緊貼豎直墻壁PQ。一質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從D處以v0水平拋出,同時(shí)將ABC凹槽鎖定在地面上,小物塊恰好從A點(diǎn)無碰撞的射入凹槽,當(dāng)其到達(dá)B點(diǎn)時(shí)解除鎖定。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。求:(1)D點(diǎn)與A點(diǎn)高度差h;(2)小物塊從第一次經(jīng)過B點(diǎn)到第二次經(jīng)過B點(diǎn)過程中,豎直墻壁對(duì)槽的沖量;(3)若小球恰好能回到A點(diǎn),凹槽與小物塊的質(zhì)量之比。解析:(1)小物塊從D到A過程機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得mgh+eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A),將小物塊在A點(diǎn)的速度分解可得v0=vAcos60°,聯(lián)立可得h=eq\f(3v\o\al(2,0),2g)。(2)從D到B過程機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)+mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h+\f(R,2)))=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B),解得vB=eq\r(4v\o\al(2,0)+gR),方向水平向右,根據(jù)機(jī)械能守恒可知小物塊第二次經(jīng)過B點(diǎn)速度大小與vB大小相等,方向相反,即vB′=-eq\r(4v\o\al(2,0)+gR),故此過程凹槽對(duì)小物塊的沖量為I=mvB′-mvB=-2meq\r(4v\o\al(2,0)+gR),負(fù)號(hào)表示方向水平向左。所以小物塊對(duì)凹槽的作用力的水平方向的分力的沖量大小為I′=I=2meq\r(4v\o\al(2,0)+gR),方向水平向右。該過程中,凹槽始終不動(dòng),所以小物塊對(duì)凹槽的作用力的水平方向的分力對(duì)凹槽的沖量與豎直墻壁對(duì)凹槽的沖量大小相等,為2meq\r(4v\o\al(2,0)+gR),方向水平向左。(3)若小球恰好能回到A點(diǎn),則此時(shí)小物塊和凹槽具有共同速度速度,從第一次經(jīng)過B點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的過程動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒,有mvB=(M+m)v共,eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)=eq\f(1,2)(M+m)veq\o\al(2,共)+mg×eq\f(R,2),聯(lián)立并將vB=eq\r(4v\o\al(2,0)+gR)代入解得eq\f(M,m)=eq\f(gR,4v\o\al(2,0))。答案:(1)eq\f(3v\o\al(2,0),2g)(2)2meq\r(4v\o\al(2,0)+gR),方向水平向左(3)eq\f(gR,4v\o\al(2,0))15.(16分)如圖甲所示,虛線是Ⅰ區(qū)域和Ⅱ區(qū)域的邊界,Ⅰ區(qū)域中豎直面內(nèi)存在一光滑彎曲軌道,端點(diǎn)N的切線與水平方向的夾角為53°,M、N兩點(diǎn)的豎直距離為h;虛線與y軸間為Ⅱ區(qū)
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