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- 2021-05-24 发布
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2019 年高考物理模拟试卷之二
一、选择题
1.消防员在一次用高压水枪灭火的过程中,消防员同时启动了多个喷水口进行灭火。如果有
甲、乙靠在一起的高压水枪,它们的喷水口径相同,所喷出的水在空中运动的轨迹如图所示,
则由图可看出
A. 甲水枪喷出水的速度较大
B. 乙水枪喷出的水在最高点的速度较大
C. 甲水枪喷水的功率较大
D. 乙水枪喷出的水在空中运动的时间较长
【答案】B
【解析】
【详解】AB.水从最高处到失火处的运动可视为平抛运动,水的上升和下降过程具有对称性;
甲、乙两水枪喷出水的最大高度相同,乙水枪喷出的水更远,则乙水枪喷出的水在最高处具
有的水平速度更大;水的最大高度相同,水落地时的竖直速度相同,据速度的合成知,乙水
枪喷出的水落地速度更大,乙水枪喷出水的速度较大.故 A 项不符合题意,B 项符合题意;
C.乙水枪喷出水的速度较大,甲、乙两水枪喷水口径相同,则乙水枪喷水的功率较大.故 C
项不符合题意;
D.水的上升和下降过程具有对称性,两水枪喷出水的最大高度相同,两水枪喷出的水在竖直
方向运动情况相同,则两水枪喷出的水在空中运动的时间相同.故 D 项不符合题意。
2.某行星有两颗绕其做匀速圆周运动的卫星 A 和 B,A 的运行周期大于 B 的运行周期.设卫星
与行星中心的连线在单位时间内扫过的面积为 S,则下列图象中能大致描述 S 与两卫星的线速
度 v 之间关系的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】卫星 A 的运行周期大于卫星 B 的运行周期,据开普勒第三定律知,卫星 A 圆周运动
的半径较大.
当卫星绕行星运动的速度是 v 时,有:
2
2
Mm vG mr r
解得卫星圆周运动的半径:
2
GMr v
卫星 A 圆周运动的半径较大,则卫星 A 的线速度较小;
卫星与行星中心的连线在单位时间内扫过的面积
1
12
2 2
r vt GMS rvt v
则卫星的线速度越大,卫星与行星中心的连线在单位时间内扫过的面积越小;卫星 A 的线速
度较小,卫星 A 与行星中心的连线在单位时间内扫过的面积较大.
A.A 图与分析不符,故 A 项不符合题意;
B.B 图与分析不符,故 B 项符合题意;
C.C 图与分析不符,故 C 项不符合题意;
D.D 图与分析不符,故 D 项不符合题意。
3.如图所示,平面直角坐标系 xOy 的 x 轴上固定一带负电的点电荷 A,一带正电的点电荷 B 绕
A 在椭圆轨道上沿逆时针方向运动,椭圆轨道的中心在 O 点,P1、P2、P3、P4 为椭圆轨道与
坐标轴的交点。为使 B 绕 A 做圆周运动,某时刻起在此空间加一垂直于 xOy 平面的匀强磁场,
不计 B 受到的重力。下列说法中可能正确的是( )
A. 当 B 运动到 1P 点时,加一垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场
B. 当 B 运动到 2P 点时,加一垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场
C. 当 B 运动到 3P 点时,加一垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场
D. 当 B 运动到 4P 点时,加一垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场
【答案】C
【解析】
【详解】在洛仑兹力作用下做圆周运动,速度方向与受力方向垂直,所以只能在 P1、P3 位置,
如果加垂直纸面向里的磁场,洛仑兹力与库仑力方向相同,合力变大,向心力变大,对应速
度大的地方变轨,所以在 P3 点施加磁场;如果加垂直纸面向外的磁场,洛仑兹力与电场力方
向相反,合力变小,向心力变小,则在速度小的地方变轨,在 P1 位置施加磁场,ABD 错误 C
正确。
4.沪通长江大桥是世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥.如图所 示,设桥体中三块相同
的钢箱梁 1、2、3 受到钢索拉力的方向相同,相 邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向.则
A. 钢箱梁 1 对 2 的作用力大于钢箱梁 2 对 1 的作用力
B. 钢箱梁 1、2 间作用力大于钢箱粱 2、3 间作用力
C. 钢箱梁 3 所受合力最大
D. 三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.钢箱梁 1 对 2 的作用力和钢箱梁 2 对 1 的作用力是相互作用力,一定等大反向,A
错误。
BCD.设钢索和水平夹角为 ,相邻钢箱梁间作用力为 F,钢索的拉力为 T,根据平衡条件可知
每个钢箱梁的合力都为零,且
tan
mgF ,
sin
mgT ,因为钢索拉力的方向相同,质量都相
同,所以钢索拉力大小相等,钢箱梁间的作用力大小相等,BC 错误 D 正确。
5.冬季我国有些内陆地区雾霾频发,为了监测 PM2.5 指数,某科技小组设计了一种报警装置,
电路原理如图所示。RL 是对 PM2.5 敏感的电阻元件,当环境中 PM2.5 指数增大时报警器 S 两端
电压增大并发出警报声。E 为内阻不计的电源,R 为一可变电阻,下列说法正确的是
A. 当 PM2.5 指数增大时 RL 的阻值增大
B. 当 PM2.5 指数增大时电流表 A 的示数减小
C. 当 PM2.5 指数增大时可变电阻 R 两端电压增大
D. 适当增大可变电阻 R 的阻值可以提高报警器的灵敏度
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.E 为内阻不计的电源,可变电阻 R 两端电压
SRU E U
当环境中 PM2.5 指数增大时,报警器 S 两端电压增大,可变电阻 R 两端电压减小;报警器 S
两端电压增大,电路中总电流增大,可变电阻 R 两端电压减小,电阻 R 中电流减小,则流过
RL 的电流增大,电流表 A 的示数增大;可变电阻 R 两端电压减小,RL 两端电压减小,流过 RL
的电流增大,RL 的阻值减小.故 ABC 三项不符合题意;
D.可变电阻 R 的阻值越大,并联部分总电阻越接近 RL,RL 对电路的影响越明显,从而增大报
警器的灵敏度.故 D 项符合题意。
6.直放式电流传感器(开环式)工作原理如图.在通电直导线外套上一个留有气隙的开放磁
芯(图 1),由于磁芯的作用,气隙处的磁场视为匀强磁场,其磁感应强度的大小与流过导线
的电流成正比.现在气隙间放入载流子为电子的霍尔元件,霍尔元件上下表面垂直于磁感线
(图 2),并接入图示电路(图 3).下列说法正确的是
A. 若图 3 中霍尔元件前表面电势高于后表面,则图 2 中通电直导线电流垂直于纸面向里
B. 若图 3 中霍尔元件前表面电势高于后表面,则图 2 中通电直导线电流垂直于纸面向外
C. 保持电流表读数不变,电压表读数越大,说明通电直导线电流越大
D. 保持电流表读数不变,电压表读数越大,说明通电直导线电流越小
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.若图 3 中霍尔元件前表面电势高于后表面,则电子偏向后表面,据左手定则知,
霍尔元件处的磁场方向向下,据安培定则知,图 2 中通电直导线电流垂直于纸面向里.故 A
项符合题意,B 项不符合题意;
CD.设霍尔元件前表面与后表面间距为 d,霍尔元件上表面与下表面间距为 h,霍尔元件单位
体积内的电子数为 n,电压表读数为 U,电流表读数为 I,霍尔元件处的磁感应强度为 B,则:
I nehdv
U e evBd
解得:
nehB UI
保持电流表读数不变,电压表读数越大,说明霍尔元件处的磁场越强,通电直导线电流越大.故
C 项符合题意,D 项不符合题意。
7.在氢原子光谱中,赖曼线系是氢原子从较高能级(n=2、3、4)跃迁到基态时辐射的光谱线
系.类似地,有巴尔末系、帕邢系、布喇开系等线系,如图所示.下列说法中正确的是
A. 该图说明氢原子光谱是分立的
B. 赖曼线系中从 n=2 跃迁到基态放出的光子频率最大
C. 巴尔末线系中从 n=∞跃迁到 n=2 放出的光子波长最大
D. 若巴尔末系的某种光能使一金属发生光电效应,则赖曼系的都能使该金属发生光电效应
【答案】AD
【解析】
【详解】A.氢原子的能级是分立的,氢原子发光是氢原子在两个能级间跃迁产生,则该图说
明氢原子光谱是分立的.故 A 项符合题意;
B.由图知,赖曼线系中从 n=2 跃迁到基态放出的光子能量最小,则赖曼线系中从 n=2 跃迁到
基态放出的光子频率最小.故 B 项不符合题意;
C.由图知,巴尔末线系中从 n=∞跃迁到 n=2 放出的光子能量最大,则巴尔末线系中从 n=∞
跃迁到 n=2 放出的光子频率最大,波长最短.故 C 项不符合题意;
D.由图知,赖曼系中任一光子的能量大于巴尔末系中光子能量的最大值;据光电效应规律知,
若巴尔末系的某种光能使一金属发生光电效应,则赖曼系的都能使该金属发生光电效应.故 D
项符合题意。
8.如图所示,竖直方向上固定一光滑绝缘细杆,两电荷量相等的正点电荷 A、B 关于细杆对称
固定.一带正电荷的小球(图中未标出)套在细杆上,从距两点电荷连线 h1 处由静止释放,
经过时间 t1 运动到与两点电荷等高处.此过程中小球的速度 v、加速度 a 随时间 t 的变化图象,
动能 Ek、电势能 Ep 随下降距离 h 的变化图象可能正确的有
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【解析】
【详解】根据等量同种电荷电场线分布可知,沿中垂线从连线中点到无穷远电场线增大后减
小,根据题意可知,场强始终竖直向上:
A.如果重力始终大于电场力,则加速度 mg Eqa m
始终向下,物体一直加速,因为不确定释
放位置与最大场强处的关系,所以场强可能一直减小,加速度一直增大,A 正确。
B.初始释放后,向下运动,重力大于电场力,加速度 mg Eqa m
,因为不确定释放位置与最
大场强处的关系,所以场强可能一直减小,加速度一直增大;也可能场强先增大后减小,加
速度先减小后增大,不可能一直减小,B 错误。
C.开始重力大于电场力,向下加速,动能增大,如果场强先增大后减小,且最大电场力大于
重力,则向下运动到 mg Eq 后,继续向下运动,合力向上,开始减速,动能减小,直到再次
mg Eq ,之后场强减小,重力又大于电场力,合力向下,向下加速,动能增大,C 正确。
D.因为电场力始终向上,而小球一直向下运动,电场力始终做负功,电势能一直增大,如果
场强一直减小,则电场力在单位位移上做功越来越小,电势能增大的越来越慢,D 正确。
二、实验题
9.某学习小组用如图所示的实验装置探究做功与动能变化的关系。在水平桌面上固定一倾斜
的气垫导轨,导轨上 A 处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为 M,左端由跨过轻质光滑定
滑轮的细绳与一沙桶相连,沙桶和里面的细沙总质量为 m;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨
上 B 处有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为 t,d 表示遮光片的宽度,L
表示遮光片右侧初位置至光电门之间的距离,用 g 表示重力加速度。
(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度,如图所示,遮光片宽度的测量值 d=___cm;
(2)让沙桶内盛上适量细沙,测出沙桶和细沙的总质量 m,调整导轨倾角,让滑块恰好在 A 处
静止。剪断细绳后,滑块开始加速下滑,记录遮光片通过光电门的时间 t;保持滑块的质量 M
和遮光片右侧初位置至光电门之间的距离 L 不变,改变沙桶内细沙的质量和导轨倾角,重复
以上步骤,通过每次实验记录的 m 和 t,描点作出了一个线性关系的图象,从而更直观地研究
滑块动能变化与合外力对它所做功的关系,处理数据时应作出的图象是________(请填写选项
前对应的字母)。
A.t —m 图象 B. t2—m 图象 C. t2 — 1
m
图象 D.1
t
—m2 图象
(3)为了减小上述实验中的误差,下列实验要求中不必要的一项是________(请填写选项前对
应的字母)
A.应使沙桶和细沙的总质量 m 远小于滑块和遮光片的总质量 M
B.应使 A 位置与光电门间的距离适当大些
C.遮光片的宽度要适当小些
D.应使细线与气垫导轨平行
【答案】 (1). 0.235 (2). C (3). A
【解析】
【详解】(1)[1]由游标卡尺测量出遮光片的宽度
12 7 mm 2.35mm 0.235cm20d
(2)[2]测出沙桶和细沙的总质量 m,调整气垫导轨倾角,让滑块恰好在 A 处静止,则:
sinMg mg
剪断细绳后,滑块开始加速下滑,滑块所受合力
sinF Mg mg
滑块沿气垫导轨滑行 L,合外力对它所做功
W FL mgL
滑块过光电门的速度
dv t
滑块沿气垫导轨滑行 L 过程,滑块动能变化
2
2
k 2
1
2 2
MdE Mv t
若合外力对它所做功等于滑块动能的变化,则
2
22
MdmgL t
整理得:
2
2
2
Mdt mgL
为得到线性关系图象,则应作 2 1t m
图象
A.t—m 图象,与分析不符,故 A 项不符合题意;
B.t2—m 图象,与分析不符,故 B 项不符合题意;
C.t2— 1
m
图象,与分析相符,故 C 项符合题意;
D.1
t
—m2 图象,与分析不符,故 D 项不符合题意。
(3)[3] A.据(2)分析知,滑块下滑过程中合力等于沙桶和细沙的总重力,故 A 项不必要,即
A 项符合题意;
B.应使 A 位置与光电门间的距离适当大些,减小测量 L 的相对误差.故 B 项必要,即 B 项不
符合题意;
C.滑块过光电门的速度是用遮光片通过光电门的平均速度替代,则遮光片的宽度要适当小些,
以减小速度测量的误差.故 C 项必要,即 C 项不符合题意;
D.细线与气垫导轨平行时,细线断后,滑块受到的合力才等于细线未断时细线中的拉力.故
D 项必要,即 D 项不符合题意。
10.某学生实验小组要测量一电压表的内阻,提供的器材如下:
A.待测电压表 V1(量程 0~3V)
B.标准电压表 V2 (量程 0~5V,内阻约为 2000Ω)
C.定值电阻 R1(阻值为 1200Ω)
D.定值电阻 R2(阻值为 3600Ω)
E.滑动变阻器 R (0~200Ω)
F.电源 E(6V,内阻不计)
G.开关 S、导线
(1)用多用电表欧姆档粗测电压表的内阻,将多用电表选择开关置于“ 100 ”位置,进行欧
姆调零后,将多用电表的________表笔(选填“红”或“黑”)与待测电压表的正接线柱相
连,将另一支表笔与另一个接线柱相连,正确连接后多用电表指针静止时在刻度盘上的位置
如图所示,则此电压表内阻的测量值为________Ω。
(2)在虚线框内画出设计的精确测量电压表内阻的电路图________。(要求电路连接好后不能
再拆改电路)
(3)为了进一步精确测量此电压表的内阻,除了选用电源、开关、导线、待测电压表、标准电
压表、滑动变阻器外,定值电阻应选择________(填各器材前面的字母)。
(4)正确连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器使两电压表示数达到适当值,此时电压表 V1、
V2 的示数分别为 U1、U2,则此电压表内阻的测量值为 RV=________(用物理量的符号表示)。
【答案】 (1). 黑 (2). 1.80×103 (3). (4). C
(5). 1 1
2 1
U R
U U
【解析】
【详解】(1)[1]电流从多用电表的红表笔流入多用电表,从多用电表的黑表笔流出多用电表;
电流从电压表的正接线柱流入电压表,从电压表的负接线柱流出电压表;则多用电表的黑表
笔与待测电压表的正接线柱相连。
[2]多用电表选择开关置于“ 100 ”位置,多用电表指针静止时在刻度盘上的位置如图所示,
则此电压表内阻的测量值
3
V 18 100Ω 1.8 10 ΩR
(2)[3]滑动变阻器 R 阻值相对较小,则滑动变阻器采用分压式接法;待测电压表量程小于标
准电压表量程,则待测电压表与定值电阻串联后与标准电压表并联,所以电路如图:
(3)[4]待测电压表量程为 3V,标准电压表量程为 5V,为精确测量此电压表的内阻,电压表应
尽量满偏,则待测电压表与串联电阻电压之比应接近 3:2,电压表内阻约 1800Ω,则定值电
阻选阻值 1200Ω的,即选择 C。
(4)[5]据欧姆定律及串、并联电路的特点可得:
1
2 1 1
V
UU U RR
解得:
1 1
V
2 1
U RR U U
三、计算题
11.如图所示,桌子靠墙固定放置,用一块长 L1=1.0 m 的木板在墙和桌面间架设斜面,桌面
距地面 H=0.8 m,桌面总长 L2=1.5 m,斜面与水平桌面的倾角θ可在 0~60°间调节后固定,
将质量 m=0.2 kg 的小物块(可视为质点)从斜面顶端静止释放,物块与斜面间的动摩擦因数
μ1=0.05,物块与桌面间的动摩擦因数μ2 未知,忽略物块在斜面与桌面交接处的机械能损失,
不计空气阻力.(重力加速度取 g=10 m/s2;最大静摩擦力等于滑动摩擦力;取 sin 37°=0.6,
cos 37°=0.8)
(1) 求当θ=30°时,物块在斜面上下滑的加速度的大小;(可以用根号表示)
(2) 当θ增大到 37°时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌面间的动摩擦因数μ2;
(3) μ2 取第(2)问中的数值,当θ角为多大时物块落地点与墙面的距离最大,最大距离 xm 是
多少.
【答案】 2
2
m 1 2(1) (5 0.25 3)m/s ;(2) 0.8;(3) 1.9m a x x L
【解析】
【详解】(1) 根据牛顿第二定律,对物体受力分析可得 mgsin θ-μ1mgcos θ=ma
代入数据得 2(5 0.25 3)m/sa
(2) 由动能定理得 mgL1sin θ-μ1mgL1cos θ-μ2mg(L2-L1cos θ)=0-0
代入数据得μ2=0.8
(3) 2
1 1 1 2 2 1
1sin cos cos 2mgL mgL mg L L mv
得 2320 sin 1.2 cos4 v
当θ=53°时 vmax=1 m/s
由于 21
2H gt 解得 t=0.4 s
x1=vt=0.4 m
xm=x1+L2=1.9 m
12.如图平面直角坐标系中,x 轴上方区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度
B=0.2T.原点 O 处有一粒子源,可在坐标平面内沿各个方向向磁场区发射比荷均为
q/m=2.5×105C/kg 的带负电的粒子.在 x0=0.64m 处垂直于 x 轴放置一块足够长的粒子收集板
PQ,当粒子运动到收集板时即被吸收,不计粒子间相互作用和重力的影响,粒子被吸收的过
程中收集板始终不带电.
(1)能被收集的粒子速度至少多大?
(2)设某时刻粒子源沿+y 方向射入一系列粒子,速度大小从 0 到 vm=2×104m/s 不等,至少经多
长时间有粒子到达收集板?求刚有粒子到达收集板时,该系列所有粒子所在位置构成的图线
的方程;
(3)粒子源沿各个方向均匀地向磁场区发射速度大小均为 vm=2×104m/s 的粒子,会有两个不同
方向入射的粒子在 PQ 上的同一位置被收集,求 PQ 上这种位置分布的区域长度,以及落在该
区域的粒子占所发出粒子总数的百分比.
【答案】(1) 4
0 1.6 10 m/sv (2) 5127 127π 10 s360 90t T 1 (0 0.64m)2y x x
(3) 29.4 %
【解析】
【详解】(1)如图 1,在磁场中
2
0
0
vqv B m r
由题意,临界半径
0
1
2r x
联立可得
4
0 1.6 10 m/sv
(2)速度为 vm 的粒子轨道半径为 R,则:
2
m
m
vqv B m R
解得:
R=0.4m
如图 2,设该粒子击中 A 点,∠AO1P=α,有:
0(1 cos )R x
解得:
cosα=0.6
α=53°
所有粒子的圆周运动周期均为:
52π 4π 10 smT qB
速度为 vm 的粒子转过圆心角为
180°-53°=127°
粒子到达收集板的最短时间:
5127 127π 10 s360 90t T
此时这一系列的粒子位于线段 OA 上,其斜率为
0
sin 1
2
Rk x
所以图线方程为
1 (0 0.64m)2y x x
(3)临界 1:如图 3,初速度与+y 轴成θ1 的粒子轨迹直径与 PQ 交于 M,这是 PQ 上离 P 最远的
亮点。
0
1
4cos 2 5
x
R
1 37
12 sin 0.48mPM R
临界 2:如图 4,初速度与+y 轴成θ2 的粒子轨迹 PQ 相切于 N,有 2 0(1 cos )R x ,同(2),
θ2=α=53°,说明 N 点与 A 点重合。
可得:
2sin 0.32mPN R
所求区域长度:
0.48 0.32m 0.16ml MN
沿与+y 轴成θ2=53°方向到+y 方向发射的粒子均可以落在该区域,因此:
53 100180
%= 29.4 %
13.如图所示,A 为一具有光滑曲面的固定轨道,轨道底端是水平的,质量为 m 的平板小车 B
静止于轨道右侧,其板面与轨道底端靠近且在同一水平面上。一个质量 1
2 m 、可视为质点的
小滑块 C 以 0v 的初速度从轨道顶端滑下冲上小车 B 后,经一段时间与小车相对静止并继续一
起运动。若轨道顶端与底端水平面的高度差为 h,小滑块 C 与平板小车板面间的动摩擦因数为
,平板小车与水平面间的摩擦不计,重力加速度为 g。求:
(1)小滑块 C 冲上小车瞬间的速度大小;
(2)平板小车加速运动所用的时间及平板小车板面的最小长度。
【答案】(1) 2
0 2v v gh (2)
2
02 2
3
v ght g
,
2
0 2
3
v ghL g
【解析】
(1)对小滑块从释放至经过轨道底端的运动过程,
由机械能守恒定律有 2 2
0
1 1 1 1 1
2 2 2 2 2m gh m v m v
,
解得小滑块 C 冲上小车瞬间的速度大小 2
0 2v v gh ;
(2)从小滑块 C 滑上平板小车到两者共速,平板小车做匀加速运动,
对这一过程中的滑块小车系统由动量守恒定律有 1 1
2 2mv m m v
,
对这一过程中的平板小车由动理定理有 1
2 m gt mv
,
对这一过程中的小滑块由动能定理有 2 2
1
1 1 1 1 1
2 2 2 2 2m gs m v m v
,
对这一过程中的平板小车由动能定理有 2
2
1 1
2 2m gs mv
,
是平板小车的最小长度 1 2L s s ,
解得平板小车加速运动所用的时间
2
02 2
3
v ght g
,
平板小车板面的最小长度
2
0 2
3
v ghL g
【点睛】该题是一道综合题,综合运用了机械能守恒定律、动量守恒定律、动能定理以及功
能关系,解决本题的关键熟练这些定理、定律的运用.
14.如图所示,半径为 R 的水平圆盘可绕着过圆心 O 的竖直轴转动,在圆盘上从圆心 O 到圆盘
边缘开有一沿半径方向的光滑细槽.一根原长为 R 的轻弹簧置于槽内,一端固定在圆心 O 点,
另一端贴放着一质量为 m 的小球,弹簧始终在弹性限度内.
(1)若小球在沿槽方向的力 F1 作用下,在圆盘边缘随圆盘以角速度ω0 转动,求 F1 的大小;
(2)若圆盘以角速度ω1 转动,小球被束缚在槽中距离圆盘边缘为 x 的 P 点,此时弹簧的弹性
势能为 EP.解除束缚后,小球从槽口飞离圆盘时沿槽方向的速度大小为 v,求此过程中槽对小
球做的功 W1;
(3)若圆盘以角速度ω2 转动,小球在沿槽方向推力作用下,从圆盘边缘缓慢向内移动距离 x
到达 P 点.如果推力大小保持不变,求弹簧的劲度系数 k 以及此过程中推力做的功 W2.
【答案】(1) 2
1 0F m R (2) 2 2 2 2 2
1 1
1 1 ( )2 2 pm R v m R x E (3) 2
2m Rx
【解析】
【详解】(1)小球在沿槽方向的力 F1 得作用下做圆周运动,由向心力公式有 2
1 0F m R
(2)设小球从槽口飞出圆盘时的速度为 1v ,则根据运动的合成: 22 2
1 1v R v ,设在此
过程中弹簧对小球做功为W,有动能定理有: 22 2
1 1 1
1 1
2 2W W mv m R x ,由于 pW E ,
解得 22 2 2 2
1 1 1
1 1
2 2 pW m R v m R x E
(3)当小球沿槽方向缓慢向内移动得距离为 x1 时,由向心力公式有 2
1 2 1F kx m R x ,
解得 2 2
2 2 1F m R k m x
由于F得大小不变,与x1 无关,则有 2 2
2 2,k m F m R 所以推力做的功 2
2 2W Fx m Rx
15.电视机显像管原理如图所示,圆形磁场区域半径为 R,磁感应强度大小为 B0,垂直纸面向
外.在磁场右边距离圆心 2R 处有一竖直放置的足够大的接收屏,过磁场区域圆心 O 的水平直
线与接收屏相交于 O1.以 O1 为坐标原点沿接收屏竖直向上建立 y 轴,电子枪水平放置于 OO1 连
线上,电子由静止开始经电子枪加速后从 A 点射入磁场,并从磁场区域最高点 C 射出.已知
电子电荷量大小为 e,质量为 m.
(1) 求电子枪加速电压 U0;
(2) 为使电子打在接收屏上的不同位置,需要调节磁感应强度,求粒子打在屏上的位置 y 和
磁感应强度 B 的关系;
(3) 若不慎将电子枪沿竖直方向向上平移了一段距离
2
Rh ,为控制电子打在接收屏上
7 R2y 位置处,需要将磁感应强度 B 调节为多少?
(参考公式:
2
2 2
2tan 1 tantan 2 , cos21 tan 1 tan
)
【答案】(1)
2 2
0
0
eR B
2m
U (2) 故 0
2
0 2
4
BBy R B B (|B|