2024年高考廣東卷物理真題T13-T15變式題

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁1．差壓閥可控制氣體進(jìn)行單向流動(dòng)，廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示，A、B兩個(gè)導(dǎo)熱良好的氣缸通過差壓閥連接，A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，B內(nèi)氣體體積不變。當(dāng)A內(nèi)氣體壓強(qiáng)減去B內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于時(shí)差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入B中；當(dāng)該差值小于或等于時(shí)差壓閥關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度時(shí)，A內(nèi)氣體體積，B內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，已知活塞的橫截面積，，，重力加速度大小取，A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體，忽略活塞與氣缸間的摩擦、差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計(jì)。當(dāng)環(huán)境溫度降到時(shí)：（1）求B內(nèi)氣體壓強(qiáng)；（2）求A內(nèi)氣體體積；（3）在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強(qiáng)回到并保持不變，求已倒入鐵砂的質(zhì)量。2．如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S、質(zhì)量不計(jì)，活塞與容器間的滑動(dòng)摩擦力大小p0S。初態(tài)時(shí)封閉氣體的溫度為、壓強(qiáng)為p0，活塞到氣缸底部距離為h，外界大氣壓強(qiáng)為p0、溫度為T。經(jīng)過一段時(shí)間，活塞緩慢上升一段距離后最終停止。求：（1）當(dāng)活塞剛開始上升時(shí)，密閉氣體的溫度T1；（2）上升過程中，密閉氣體對活塞所做的功W。

3．如圖所示，氣缸的頂部開一小孔與大氣相通，高為H的氣缸里用活塞密閉了一些空氣，穩(wěn)定時(shí)活塞與氣缸底部距離為，密閉空氣溫度為300K，大氣壓強(qiáng)為p0?；钊穸群唾|(zhì)量不計(jì)，活塞與氣缸之間的摩擦不計(jì)，現(xiàn)對氣缸緩慢加熱。求：（1）當(dāng)溫度升為400K時(shí)活塞的位置；（2）當(dāng)溫度升為600K時(shí)密閉氣體的壓強(qiáng)。

4．如圖所示，內(nèi)壁光滑橫截面積的汽缸固定在水平地面上，汽缸中封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，繞過兩個(gè)定滑輪的輕繩一端與輕質(zhì)活塞相連，一端與臺秤上的重物相連。重物的質(zhì)量為。初始環(huán)境溫度為時(shí)，臺秤示數(shù)為，活塞距缸底，（不計(jì)輕繩與滑輪之間的摩擦，重力加速度，大氣壓強(qiáng)恒為，取）試計(jì)算：（1）初始狀態(tài)下汽缸中的氣體壓強(qiáng)為多少；（2）為保證重物不離開臺秤，環(huán)境溫度不能低于多少攝氏度；（3）當(dāng)環(huán)境溫度降低至?xí)r，活塞距汽缸的高度為多少。5．如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好的汽缸開口豎直向上靜置在水平面上，缸口處固定有卡環(huán)（大小不計(jì)），卡環(huán)距汽缸底部的高度，質(zhì)量、橫截面積的光滑薄活塞下方封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上表面有一用豎直輕繩懸掛的重物，輕繩上端與固定的拉力傳感器相連。當(dāng)封閉氣體的熱力學(xué)溫度時(shí)，活塞距汽缸底部的高度，重物對活塞恰好無壓力；當(dāng)封閉氣體的熱力學(xué)溫度緩慢上升至?xí)r，傳感器的示數(shù)恰好為零。已知大氣壓恒為，取重力加速度大小。求：（1）重物的質(zhì)量M；（2）當(dāng)封閉氣體的熱力學(xué)溫度緩慢上升至?xí)r，封閉氣體的壓強(qiáng)p。

6．某校物理興趣小組利用壓力傳感器設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度報(bào)警裝置，其原理示意圖如圖所示，導(dǎo)熱良好的圓柱形容器豎直放置，用橫截面積為S的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，不計(jì)活塞質(zhì)量和厚度，容器內(nèi)壁光滑。初始時(shí)氣體的溫度K，活塞與容器底的距離cm，活塞上方cm處有一壓力傳感器制成的卡口，壓力傳感器連接報(bào)警器。隨著環(huán)境溫度緩慢升高，當(dāng)容器內(nèi)氣體的溫度達(dá)到K時(shí)剛好觸發(fā)報(bào)警器工作。已知大氣壓強(qiáng)恒為，求：（1）活塞剛接觸卡口時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度；（2）報(bào)警器剛好被觸發(fā)工作時(shí)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p。7．如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞的厚度不計(jì)，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng)，A左側(cè)汽缸的容積為，A、B之間汽缸的容積為，開始時(shí)活塞在A處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為（為大氣壓強(qiáng)，恒定不變），熱力學(xué)溫度。現(xiàn)對缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使活塞向B處移動(dòng)。求：（1）活塞剛要離開A處時(shí)，缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度；（2）活塞剛到達(dá)B處時(shí)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T；（3）缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p。8．如圖所示裝置是一個(gè)高為，底面積S的圓柱型導(dǎo)熱氣缸的截面圖。氣缸頂部安裝有擋柱，底部通過閥門（大小不計(jì)）連接一個(gè)充氣原，厚度不計(jì)的活塞封閉有一部分空氣，活塞距離氣缸底部高度，質(zhì)量，活塞與氣缸之間的摩擦可忽略。大氣壓強(qiáng)為，空氣可視為理想氣體?，F(xiàn)用充氣原給氣缸充氣，每次可往容器中充入壓強(qiáng)為，體積為的空氣，充氣過程溫度保持不變。求：（1）初始時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)大小；（2）第一次充完氣后，活塞緩慢上升的高度；（3）充氣45次之后，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大小。9．如圖甲所示，型活塞固定在水平面上，一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在導(dǎo)熱性能良好的、質(zhì)量為的汽缸中，活塞截面積為，活塞與汽缸內(nèi)壁無摩擦且不漏氣，大氣壓強(qiáng)為。重力加速度取，改變環(huán)境溫度，缸內(nèi)氣體體積隨溫度變化如圖乙所示，求：（1）從狀態(tài)A變化到狀態(tài)，氣體溫度升高多少；（2）在狀態(tài)時(shí)，活塞對卡口的作用力多大。10．小美設(shè)計(jì)了一溫度報(bào)警裝置，原理圖如圖所示，豎直放置的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)用質(zhì)量、橫截面積、上表面涂有導(dǎo)電物質(zhì)的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)缸內(nèi)氣體的溫度時(shí)，活塞下表面與汽缸底部的距離，上表面與、兩觸點(diǎn)的距離。當(dāng)環(huán)境溫度上升，活塞緩慢上移至卡口處時(shí)恰好觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警。不計(jì)一切摩擦，大氣壓強(qiáng)恒為，重力加速度大小。求：（1）該報(bào)警裝置報(bào)警的最低熱力學(xué)溫度；（2）當(dāng)環(huán)境的溫度升高到時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)。11．汽車的安全帶和安全氣囊是有效保護(hù)乘客的裝置。（1）安全帶能通過感應(yīng)車的加速度自動(dòng)鎖定，其原理的簡化模型如圖甲所示。在水平路面上剎車的過程中，敏感球由于慣性沿底座斜面上滑直到與車達(dá)到共同的加速度a，同時(shí)頂起敏感臂，使之處于水平狀態(tài)，并卡住卷軸外齒輪，鎖定安全帶。此時(shí)敏感臂對敏感球的壓力大小為，敏感球的質(zhì)量為m，重力加速度為g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面傾角的正切值。（2）如圖乙所示，在安全氣囊的性能測試中，可視為質(zhì)點(diǎn)的頭錘從離氣囊表面高度為H處做自由落體運(yùn)動(dòng)。與正下方的氣囊發(fā)生碰撞。以頭錘到氣囊表面為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，氣囊對頭錘豎直方向作用力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律，可近似用圖丙所示的圖像描述。已知頭錘質(zhì)量，重力加速度大小取。求：①碰撞過程中F的沖量大小和方向；②碰撞結(jié)束后頭錘上升的最大高度。12．在剛剛結(jié)束的第19屆杭州亞運(yùn)會上，16歲的中國姑娘全紅嬋最后一跳逆天反超，獲得評委們的四個(gè)滿分，從而獲得女子10米跳臺冠軍。如圖所示，在比賽中質(zhì)量為的全紅嬋，從跳臺上以初速度豎直向上跳起，從跳臺上起跳到入水前重心下降了。入水后由于水的阻力使速度減為0，全紅嬋從接觸水面到下沉到最低點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為，重力加速度為，不計(jì)空氣阻力。求：（1）全紅嬋入水瞬間的動(dòng)量；（2）全紅嬋入水后，水的平均阻力大小。13．我國自行研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛成功，拉開了全面試驗(yàn)試飛的新征程。假設(shè)飛機(jī)在平直跑道上從靜止開始自西向東做加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t=30s后達(dá)到起飛所要求的速度v=80m/s，此時(shí)滑行距離為x=1.8×103m。已知飛機(jī)質(zhì)量m=7.5×104kg，牽引力恒為F=2.5×105N，加速過程中受到的阻力隨速度變化，重力加速度取g=10m/s2，求飛機(jī)加速過程中：（1）飛機(jī)達(dá)到起飛要求時(shí)的動(dòng)量大?。唬?）牽引力的平均功率；（3）飛機(jī)所受阻力的沖量。14．某建筑工地上的打夯機(jī)將質(zhì)量為的鋼制重錘升高到20m的高處后使其自由下落，重錘在地面上砸出一個(gè)深坑，重錘沖擊地面的過程歷時(shí)0.1s。取。求：（1）重錘落地瞬間速度的大?。唬?）重錘沖擊地面的過程中所受重力的沖量；（3）重錘對地面的平均沖擊力大小。15．一質(zhì)量為0.5kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn)，距離A點(diǎn)5m的位置B處是一面墻，如圖所示，物塊以v0＝9m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動(dòng)，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7m/s，碰后以6m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止，g取10m/s2。求：（1）物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）若碰撞時(shí)間為0.05s，求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力F的大??；（3）物塊在反向運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力沖量I的大小。16．如圖所示，載重汽車牽引著掛車在平直公路上以速度勻速行駛．載重汽車的質(zhì)量（不含掛車）為M，掛車的質(zhì)量為m某時(shí)刻因故障掛車脫鉤，司機(jī)經(jīng)時(shí)間后立即關(guān)閉油門（此時(shí)掛車已停止）。假設(shè)牽引力大小恒定不變，行駛中阻力大小為車所受總重力的k倍，重力加速度為g。求：（1）關(guān)閉油門時(shí)載重汽車的速度大??；（2）關(guān)閉油門時(shí)，載重汽車和掛車間的距離是多少。17．如圖所示，將一質(zhì)量為0.2kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從離水平地面3.2m高的P點(diǎn)水平向右擊出，測得第一次落點(diǎn)A與P點(diǎn)的水平距離為2.4m。小球落地后反彈，反彈后離地的最大高度為1.8m，第一次落點(diǎn)A與第二次落點(diǎn)B之間的距離為2.4m。不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）小球被擊出時(shí)的速度大小；（2）小球第一次與地面接觸過程中所受合外力的沖量大小。18．生活中常出現(xiàn)手機(jī)滑落而導(dǎo)致?lián)p壞的現(xiàn)象，手機(jī)套能有效的保護(hù)手機(jī)。現(xiàn)有一部質(zhì)量為的手機(jī)（包括手機(jī)套），從離地面高處無初速度下落，落到地面后，反彈的高度為。由于手機(jī)套的緩沖作用，手機(jī)與地面的作用時(shí)間為。不計(jì)空氣阻力，取，求：（1）手機(jī)與地面作用過程中手機(jī)動(dòng)量的變化量；（2）手機(jī)從開始下落到反彈后上升到最高點(diǎn)速度為零的過程中手機(jī)重力的沖量；（3）手機(jī)對地面的平均作用力。19．某同學(xué)玩雞蛋碰石頭，如圖，他將一個(gè)質(zhì)量的雞蛋向一塊質(zhì)量的石頭丟去，以的速度水平向右碰撞石頭，在極短時(shí)間內(nèi)雞蛋破了速度為0（液體沒有滯粘石頭），石頭獲得水平速度離開高的水平臺，雞蛋和石頭均視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力，重力加速度取，求∶（1）石頭離開平臺時(shí)速度的大??；（2）石頭落地時(shí)速度的大小；（3）石頭從離開平臺到落地的時(shí)間內(nèi)重力的沖量。20．一輛轎車甲以的速率強(qiáng)行超車時(shí)，與另一輛迎面駛來的轎車乙相碰撞后靜止，車身因相互擠壓，皆縮短了x=0.5m（x可認(rèn)為向前的運(yùn)動(dòng)位移），此次事故中轎車甲司機(jī)沒系安全帶進(jìn)行違規(guī)駕駛，若兩車相撞時(shí)人與車一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)至停止，則：（1）轎車甲的加速度a大?。唬?）兩車從碰撞至停止所花的時(shí)間t；（3）車禍中車內(nèi)質(zhì)量m=60kg的人受到的平均沖擊力；（4）若此人系有安全帶，安全帶在車禍過程中與人體的作用時(shí)間是1s，則這時(shí)人體受到的平均沖擊力為多大？對比前后兩次的沖擊力說明安全帶在事故中的作用是什么？21．如圖甲所示。兩塊平行正對的金屬板水平放置，板間加上如圖乙所示幅值為、周期為的交變電壓。金屬板左側(cè)存在一水平向右的恒定勻強(qiáng)電場，右側(cè)分布著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．一帶電粒子在時(shí)刻從左側(cè)電場某處由靜止釋放，在時(shí)刻從下板左端邊緣位置水平向右進(jìn)入金屬板間的電場內(nèi)，在時(shí)刻第一次離開金屬板間的電場、水平向右進(jìn)入磁場，并在時(shí)刻從下板右端邊緣位置再次水平進(jìn)入金屬板間的電場。已知金屬板的板長是板間距離的倍，粒子質(zhì)量為m。忽略粒子所受的重力和場的邊緣效應(yīng)。（1）判斷帶電粒子的電性并求其所帶的電荷量q；（2）求金屬板的板間距離D和帶電粒子在時(shí)刻的速度大小v；（3）求從時(shí)刻開始到帶電粒子最終碰到上金屬板的過程中，電場力對粒子做的功W。22．在芯片制造過程中，離子注入是芯片制造重要的工序。圖a是我國自主研發(fā)的離子注入機(jī)，圖b是簡化的注入過程原理圖。靜止于A處的離子，經(jīng)電壓為的電場加速后，沿圖中半徑為的圓弧虛線通過磁分析器，然后從點(diǎn)垂直進(jìn)入矩形CDQS有界勻強(qiáng)電場中，最后恰好打在點(diǎn)，已知磁分析器截面是四分之一圓環(huán)，內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里；矩形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)電場水平向左，，。整個(gè)裝置處于真空中，離子的質(zhì)量為、電荷量為，離子重力不計(jì)。求：（1）離子進(jìn)入勻強(qiáng)電場區(qū)域點(diǎn)時(shí)的速度大小及磁分析器通道內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；（2）矩形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小。23．如圖所示，噴墨打印機(jī)中的墨滴在進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場之前會被帶上一定量的電荷，在電場的作用下使電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)到達(dá)紙上。已知兩偏轉(zhuǎn)極板長度L1，極板右側(cè)到紙張距離為L2，兩極板間電場強(qiáng)度為E，質(zhì)為m、電荷量為q的墨滴在進(jìn)入電場前的速度為v0，方向與兩極板平行，O點(diǎn)為紙張與電場中線交點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力和墨滴重力，假設(shè)偏轉(zhuǎn)電場只局限在平行極板內(nèi)部，忽略邊緣電場的影響，重力加速度為g。求（1）墨滴射出偏轉(zhuǎn)板時(shí)在豎直方向上的位移y；（2）墨滴射出偏轉(zhuǎn)板時(shí)的動(dòng)能；（3）墨滴打到紙上的點(diǎn)距O點(diǎn)的距離。24．如圖甲所示，α粒子射線管由平行于x軸的平行金屬板A、B組成，A、B板長度和板間距均為，A、B板中間有平行于x軸的絕緣細(xì)管C，開口在y軸上。粒子源P放置在A極板左下端，可以沿特定方向發(fā)射α粒子。當(dāng)A、B板加上某一電壓時(shí)，α粒子剛好能以速度水平進(jìn)入細(xì)管C，保持速度不變，再進(jìn)入靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知靜電分析器中電場線的方向均沿半徑方向指向圓心O，α粒子在靜電分析器中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為。之后α粒子垂直x軸進(jìn)入第四象限（此時(shí)對應(yīng)圖乙時(shí)刻），施加如圖乙所示沿x軸方向的交變電場。規(guī)定沿x軸正方向?yàn)殡妶稣较颉Ｒ阎亮Ｗ与姾闪看笮?，質(zhì)量為m，重力不計(jì)。求：（1）靜電分析器中的場強(qiáng)大?。唬?）α粒子從粒子源P發(fā)射時(shí)的初速度大??；（3）當(dāng)t=T時(shí)，α粒子的坐標(biāo)。25．圖為一質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)簡圖，兩塊相距為R的平行金屬板A、B正對且水平放置，兩板間加有可調(diào)節(jié)的電壓，分別為板中心處的兩個(gè)小孔，點(diǎn)O與共線且連線垂直于金屬板，O與的距離。在以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。圓弧CD為記錄粒子位置的膠片，圓弧上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及圓弧兩端點(diǎn)C、D間的距離均為，C、D兩端點(diǎn)的連線垂直于A、B板。質(zhì)量為m、帶電量為的粒子從處無初速地進(jìn)入到A、B間的電場后，通過進(jìn)入磁場，粒子所受重力不計(jì)。（1）當(dāng)A、B間的電壓為時(shí)，求粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小；（2）如果粒子最后打在膠片CD的中點(diǎn)，求粒子從出發(fā)直至打在膠片上所經(jīng)歷的時(shí)間t；（3）要使粒子都能打到膠片上，求金屬板中的加速電壓U的取值范圍。26．某腫瘤治療新技術(shù)是通過電子撞擊目標(biāo)靶，使目標(biāo)靶放出X射線，對腫瘤進(jìn)行準(zhǔn)確定位，再進(jìn)行治療，其原理如圖所示。圓形區(qū)域內(nèi)充滿垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。水平放置的目標(biāo)靶長為，靶左端M與磁場圓心O的水平距離為、豎直距離為。從電子槍逸出的電子（質(zhì)量為、電荷量為，初速度可以忽略）經(jīng)勻強(qiáng)電場加速時(shí)間后，以速度沿PO方向射入磁場，（PO與水平方向夾角為），恰好擊中M點(diǎn)，求：（1）勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大??；（2）勻強(qiáng)磁場的方向及電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）為保證電子擊中目標(biāo)靶MN，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小范圍（勻強(qiáng)電場極板間距不變）。27．如圖所示，在第一象限的區(qū)域內(nèi)存在沿x軸正方向、電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場，在的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向、電場強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場，x軸下方存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計(jì)粒子的重力）從y軸上A（0，L）點(diǎn)處由靜止釋放，粒子離開區(qū)域后撤去該區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)電場，粒子經(jīng)C（3L，0）進(jìn)入x軸下方的磁場中，之后粒子經(jīng)過第二象限回到A點(diǎn)。求（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小；（2）粒子從A點(diǎn)出發(fā)至第一次返回A點(diǎn)所用時(shí)間t。28．粒子偏轉(zhuǎn)裝置是研究高能物理的重要儀器，主要由加速電場，偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場三部分構(gòu)成。如圖甲所示為某科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的粒子偏轉(zhuǎn)裝置示意圖，粒子源可以均勻連續(xù)的產(chǎn)生質(zhì)量為、電荷量為、初速度忽略不計(jì)的帶電粒子，經(jīng)電壓為的加速電場加速后，帶電粒子貼近上板邊緣，水平飛入兩平行金屬板中的偏轉(zhuǎn)電場。兩水平金屬板長為，間距為，板間加有圖乙所示的周期性變化的電壓，其最大電壓也為、周期為，下極板右端正下方緊挨金屬板豎直放置長度為的探測板。帶電粒子由偏轉(zhuǎn)電場飛出后，立即進(jìn)入平行板右側(cè)的垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場，最后經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后打在探測板上。不計(jì)帶電粒子的重力和粒子間的相互作用力，求：（1）從偏轉(zhuǎn)電場出射的粒子通過偏轉(zhuǎn)電場的時(shí)間；（2）從偏轉(zhuǎn)電場出射的粒子數(shù)占粒子源全部發(fā)射粒子數(shù)的百分比；（3）從偏轉(zhuǎn)電場出射的粒子全部能夠到達(dá)探測板時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度需要滿足的條件。29．如圖甲為直線加速器的一部分及偏轉(zhuǎn)電場的立體圖。接在電壓大小為、周期為的交變電源上，交變電壓如圖乙。在時(shí)，位于序號為0的金屬圓板中央的一個(gè)質(zhì)子，通過圓板0和圓筒1之間的電場由靜止開始加速，沿中心軸線沖進(jìn)圓筒1。質(zhì)子在金屬圓筒內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)且時(shí)間均為，在金屬圓筒之間的狹縫被電場加速，加速時(shí)間忽略不計(jì)，離開第5個(gè)圓筒后從M、N兩個(gè)極板的正中央水平射入偏轉(zhuǎn)電場。已知M、N兩個(gè)極板的長度為、距離為，質(zhì)子質(zhì)量為、電量為，不考慮質(zhì)子的重力。（1）求質(zhì)子從第5個(gè)圓筒射出時(shí)的速度大?。唬?）要使質(zhì)子打不到極板上，求M、N兩板間所加電壓的取值范圍；（3）現(xiàn)考慮質(zhì)子在電場中的加速時(shí)間，其他條件不變，假設(shè)質(zhì)子在加速電場中均做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速電場的寬度均為d，求d的最大值。30．如圖甲所示，質(zhì)量為m、電荷量為e的電子經(jīng)加速電壓，加速后，在水平方向沿垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場。已知形成偏轉(zhuǎn)電場的平行板電容器的極板長為L（不考慮電場邊緣效應(yīng)），兩極板間距為d，為兩極板的中線，P是足夠大的熒光屏，且屏與極板右邊緣的距離也為L。求：（1）粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的速度v的大??；（2）若偏轉(zhuǎn)電場兩板間加恒定電壓，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場后正好打中屏上的A點(diǎn)，A點(diǎn)與極板M在同一水平線上，求偏轉(zhuǎn)電場所加電壓；（3）若偏轉(zhuǎn)電場兩板間的電壓按如圖乙所示作周期性變化，要使電子經(jīng)加速電場后，時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后水平飛出M板的右邊緣，試確定偏轉(zhuǎn)電場電壓以及周期T分別應(yīng)該滿足的條件。答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．（1）；（2）；（3）【詳解】（1、2）假設(shè)溫度降低到時(shí)，差壓閥沒有打開，A、B兩個(gè)氣缸導(dǎo)熱良好，B內(nèi)氣體做等容變化，初態(tài)，末態(tài)根據(jù)代入數(shù)據(jù)可得A內(nèi)氣體做等壓變化，壓強(qiáng)保持不變，初態(tài)，末態(tài)根據(jù)代入數(shù)據(jù)可得由于假設(shè)成立，即（3）恰好穩(wěn)定時(shí)，A內(nèi)氣體壓強(qiáng)為B內(nèi)氣體壓強(qiáng)此時(shí)差壓閥恰好關(guān)閉，所以有代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得2．（1）；（2）【詳解】（1）活塞緩慢上升解得密閉氣體等容變化解得（2）活塞上升過程，密閉氣體等壓變化，則即解得氣體對活塞做功3．（1）氣缸頂部；（2）【詳解】（1）當(dāng)溫度升為400K的過程，據(jù)蓋?呂薩克定律可得解得故活塞恰好位于氣缸頂部。（2）溫度從400K上升到600K過程為等容變化，據(jù)查理定律可得解得4．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）初始狀態(tài)，對重物受力分析可得對活塞受力分析可得聯(lián)立解得（2）重物剛要脫離臺秤時(shí)，對重物受力分析可得對活塞受力分析可得由查理定律可得聯(lián)立解得（3）由蓋—呂薩克定律可得解得5．（1）；（2）（或）【詳解】（1）設(shè)當(dāng)熱力學(xué)溫度時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)為，根據(jù)物體的平衡條件有設(shè)當(dāng)熱力學(xué)溫度時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)為，根據(jù)物體的平衡條件有根據(jù)查理定律有解得（2）設(shè)當(dāng)活塞剛到達(dá)卡環(huán)處時(shí)，封閉氣體的熱力學(xué)溫度為，根據(jù)蓋一呂薩克定律有解得因?yàn)?，所以此后封閉氣體的體積不變，根據(jù)查理定律有由（1）可得解得（或）6．（1）；（2）【詳解】（1）初始時(shí)封閉氣體的體積為活塞剛接觸卡口時(shí)，氣體的體積為根據(jù)等壓變化規(guī)律有解得（2）封閉氣體從活塞接觸卡口到報(bào)警器剛好被觸發(fā)的過程中做等容變化，根據(jù)等容變化規(guī)律有解得7．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）經(jīng)分析可知，當(dāng)活塞剛要離開A處時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為，從開始加熱到活塞剛要離開A處的過程，缸內(nèi)氣體做等容變化，有解得（2）假設(shè)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度時(shí)，活塞已到達(dá)B處，從活塞離開A處到活塞剛到達(dá)B處的過程，缸內(nèi)氣體做等壓變化，有解得（3）由于，因此假設(shè)成立，缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度時(shí)，活塞已到達(dá)B處，此后由于限制裝置的作用，缸內(nèi)氣體做等容變化，有解得8．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）對活塞受力分析，由平衡條件得解得（2）第一次充完氣，對充進(jìn)部分的氣體研究，有解得（3）活塞與氣缸剛好卡住時(shí)，有次則充氣的30次氣體做等壓變化，后15次做等容變化，有解得9．（1）200K；（2）3400N【詳解】（1）由圖分析可知從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律有解得K從狀態(tài)A變化到狀態(tài)，氣體溫度升高K-200K=200K（2）在狀態(tài)B時(shí)，根據(jù)平衡條件有從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律有解得Pa根據(jù)平衡條件有解得N10．（1）；（2）【詳解】（1）根據(jù)題意，由蓋—呂薩克定律有解得（2）當(dāng)環(huán)境溫度緩慢升高的過程中，活塞先緩慢上移至卡口，氣體先做等壓變化，設(shè)封閉氣體等壓膨脹時(shí)的壓強(qiáng)為，由第一問知，當(dāng)溫度升高到時(shí)，活塞剛好上移至卡口處，由平衡知到卡口之后溫度升高，氣體體積不變，當(dāng)時(shí)的壓強(qiáng)為p，由查理定律有解得11．（1）；（2）①330N?s，方向豎直向上；②0.2m【詳解】（1）敏感球受向下的重力mg和敏感臂向下的壓力FN以及斜面的支持力N，則由牛頓第二定律可知解得（2）①由圖像可知碰撞過程中F的沖量大小方向豎直向上；②頭錘落到氣囊上時(shí)的速度與氣囊作用過程由動(dòng)量定理（向上為正方向）解得v=2m/s則上升的最大高度12．（1），方向豎直向下；（2）【詳解】（1）全紅嬋起跳后在空中運(yùn)動(dòng)過程，由動(dòng)能定理得解得所以方向豎直向下。（2）運(yùn)動(dòng)員接觸水面到運(yùn)動(dòng)員下沉到最低點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)量定理有解得13．（1）6×106kg?m/s；（2）1.0×107W；（2）-2.4×106N?s，向東【詳解】（1）根據(jù)動(dòng)量的定義ｐ=mv代入數(shù)據(jù)可得ｐ=6×106kg?m/s（2）由帶入數(shù)據(jù)可得（3）取向東為正方向，對飛機(jī)加速過程，由動(dòng)量定理解得If=1.5×106N?s方向向西。14．（1）20m/s；（2），方向豎直向下；（3）2.1×106N【詳解】（1）重錘自由下落過程中，運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得，重錘落地瞬間速度（2）由沖量公式可得，重錘沖擊地面的過程中所受重力的沖量大小為方向豎直向下（3）對重錘的沖擊過程，由動(dòng)量定理地面對重錘的平均沖擊力大小為由牛頓第三定律，重錘對地面的平均沖擊力大小15．（1）0.32；（2）130N；（3）【詳解】（1）從A到B由動(dòng)能定理可得可得（2）與墻壁碰撞時(shí)，以向右為正方向，由動(dòng)量定理可得解得（3）反向運(yùn)動(dòng)過程，以向左為正方，向由動(dòng)量定理可得解得摩擦力沖量大小為16．（1）；（2）【詳解】（1）載重汽車牽引力為①從掛車脫鉤到關(guān)閉油門過程中，對載重汽車由動(dòng)量定理得②解得③（2）從掛車脫鉤到關(guān)閉油門，載重汽車的位移為④解得⑤從掛車脫鉤到關(guān)閉油門時(shí)，全掛車位移為⑥對掛車，由牛頓第二定律得⑦關(guān)閉油門時(shí)載重汽車和掛車間距⑧17．（1）3m/s；（2）【詳解】（1）設(shè)小球剛被擊出時(shí)的速度大小為v0，小球被擊出到第一次落地前瞬間，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得解得（2）小球第一次落地前瞬間，在豎直方向的速度大小為設(shè)小球第一次落地被反彈后運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的時(shí)間為t2，此過程中小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則小球第一次被反彈后瞬間沿豎直方向的速度大小為規(guī)定豎直向上為正方向，則小球在豎直方向的合外力的沖量為設(shè)小球第一次被反彈后瞬間沿水平方向的速度大小為vx，則規(guī)定水平向右為正方向，則小球在水平方向的合外力的沖量為小球第一次與地面碰撞過程中合外力的沖量大小為解得18．（1），方向豎直向上；（2），方向豎直向下；（3），方向豎直向下【詳解】（1）設(shè)手機(jī)與地面碰撞前的速度大小為，則有解得設(shè)手機(jī)從地面彈起時(shí)的速度大小為，則有解得以豎直向上為正方向，手機(jī)與地面作用過程中手機(jī)動(dòng)量的變化量為方向豎直向上。（2）手機(jī)自由下落的時(shí)間為手機(jī)從地面上升到最高點(diǎn)過程的時(shí)間為手機(jī)從開始下落到反彈后上升到最高點(diǎn)速度為零的過程中手機(jī)重力的沖量為方向豎直向下。（3）設(shè)地面對手機(jī)的平均作用力為，以手機(jī)為對象，根據(jù)動(dòng)量定理可得解得可知手機(jī)對地面的平均作用力大小為，方向豎直向下。19．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）雞蛋和石頭碰撞過程中動(dòng)量守恒，有解得（2）對于石頭從拋出到落地，根據(jù)動(dòng)能定理，有解得（3）設(shè)石頭從離開平臺到落地的時(shí)間為，有解得重力的沖量為20．（1）；（2）s；（3）5.4×104N；（4）1.8×103N，安全帶能在事故中大大地減小沖擊力，減小對人的傷害【詳解】（1）兩車相撞時(shí)認(rèn)為人與車一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到停止，位移為0.5m，由可得加速度大小為（2）設(shè)車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)得（3）根據(jù)動(dòng)量定理可得解得

（4）若人系有安全帶時(shí)由計(jì)算結(jié)果可知，未系安全帶時(shí)的沖擊力為系了安全帶時(shí)沖擊力的30倍，說明安全帶能在事故中大大地減小沖擊力，減小對人的傷害。21．（1）正電；；（2）；；（3）【詳解】（1）根據(jù)帶電粒子在右側(cè)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合左手定則可知，粒子帶正電；粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期為根據(jù)則粒子所帶的電荷量（2）若金屬板的板間距離為D，則板長粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)出電場時(shí)豎直速度為零，則豎直方向在磁場中時(shí)其中的聯(lián)立解得（3）帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，由（2）的計(jì)算可知金屬板的板間距離則粒子在3t0時(shí)刻再次進(jìn)入中間的偏轉(zhuǎn)電場，在4t0時(shí)刻進(jìn)入左側(cè)的電場做減速運(yùn)動(dòng)速度為零后反向加速，在6t0時(shí)刻再次進(jìn)入中間的偏轉(zhuǎn)電場，6.5t0時(shí)刻碰到上極板，因粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在時(shí)間t0內(nèi)電場力做功為零，在左側(cè)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，往返一次電場力做功也為零，可知整個(gè)過程中只有開始進(jìn)入左側(cè)電場時(shí)電場力做功和最后0.5t0時(shí)間內(nèi)電場力做功，則22．（1）；；（2）【詳解】（1）離子經(jīng)過加速電場，由動(dòng)能定理可知解得在磁分析器中，洛倫茲力提供向心力有解得（2）離子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)解得23．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）墨滴進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場作類平拋運(yùn)動(dòng)在v0方向做勻直線運(yùn)動(dòng)，有垂直于v0方向qE=ma得（2）由動(dòng)能定理得（3）微滴從偏轉(zhuǎn)板間的電場射出時(shí)垂直于v0方向的分速度設(shè)微滴從偏轉(zhuǎn)板間的電場射出時(shí)速度方向與原入射方向夾角為，有從電場射出到打在紙上，微滴墨滴偏離原入射方向的距離墨滴微滴從射入電場到打在紙上，偏離原入微方向的距離為24．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）在靜電分析器中，由牛頓第二定律有可得（2）由題意可知，α粒子的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為反方向的類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則有水平方向有豎直方向有則初速度大小解得（3）α粒子進(jìn)入第四象限做類平拋運(yùn)動(dòng)。第一個(gè)內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，第三個(gè)內(nèi)反向勻加速，第四個(gè)內(nèi)再勻減速。由運(yùn)動(dòng)的對稱性可知α粒子在x軸上一個(gè)周期內(nèi)的位移為0，在-y方向上α粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故時(shí)，α粒子的縱坐標(biāo)為在時(shí)，α粒子的坐標(biāo)為25．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）當(dāng)A、B間的電壓為時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理可得解得（2）當(dāng)粒子最終打在膠片中點(diǎn)時(shí)，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡所對應(yīng)的圓心角為由得，該粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小為粒子在電場中經(jīng)歷的時(shí)間為粒子在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間為其中聯(lián)立解得粒子出磁場后做勻速直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為則粒子從進(jìn)入電場到打在膠片上所經(jīng)歷的時(shí)間為（3）設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑分別為，速度大小分別為，軌跡如圖所示根據(jù)動(dòng)能定理有由幾何關(guān)系可知由洛倫茲力提供向心力可得聯(lián)立解得所以金屬板中的加速電壓的取值范圍為26．（1）；（2）垂直紙面向里，；（3）【詳解】（1）電子穿過勻強(qiáng)電場過程中，由動(dòng)量定理得解得（2）由左手定則，可知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?；電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力得周期為聯(lián)立可得設(shè)與豎直方向夾角為，則有可得由圖中幾何關(guān)系可知，電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡對應(yīng)的圓心角為，則電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為（3）①當(dāng)電子擊中M點(diǎn)時(shí)，電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑為設(shè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域半徑，由幾何關(guān)系得②當(dāng)電子擊中N點(diǎn)時(shí)，設(shè)與豎直方向夾角為，則有可得由幾何關(guān)系知電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡對應(yīng)的圓心