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文档简介
2020年江苏省无锡市天一中学高考物理三诊试卷一、单选题(本大题共5小题,共30.0分)乘坐摩天轮观光是广大青少年喜爱的一种户外娱乐活动,如图所示,某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是()A.该同学运动到最低点时,座椅对他的支持力大于其所受重力
B.上升程中,该同学所受合外力为零
C.摩天轮转动过程中,该同学的机械能守恒
D.摩天轮转动一周的过程中,该同学所受重力的冲量为零甲,乙两车停在斑马线处礼行人,在行人经过班马线后,甲、乙两车同时启动并沿平直公路同向行驶,其速度-时间图象分别为图中直线a和曲线b。由图可知()A.t0时刻两车并排行驶
B.t0时刻乙车的运动方向发生改变
C.在0~t0时间内,乙车的加速度越来越小
D.在0~t0时间内,乙车的平均速度为2018年12月8日,我国探月工程“嫦娥四号”探测器成功发射,开启了人类首次月球背面软看陆探测之旅。为了确定月球背面软着陆位置,在此之前我国发射了多颗绕月勘测卫星。假定某颗绕月勘测卫星在距月球表面h=260km的圆形轨道上绕月飞行一周的时间T=8000s,已知月球的半径R=1738km,由此可计算出月球的第一宇宙速度约为()A.1.2km/s B.1.7km/s C.3.9km/s D.7.9km/s如图所示,三极长直导线A、B和C垂直纸面并固定于等腰直角三角形的三个顶点A上,三根导线均通有方向垂直纸面向里的电流I时,AC的中点O处磁感应强度的大小为B0.若使A中的电流反向其他条件不变,则O点处磁感应强度的大小变为()A.0 B.B0 C.B0 D.B0一含有理想变压器的电路如图所示,交流电源输出电压的有效值不变,图中三个电阻R完全相同,电压表为理想交流电压表,当开关S断开时,电压表的示数为U0;当开关S闭合时,电压表的示数为U0.变压器原、副线圈的匝数比为()
A.5 B.6 C.7 D.8二、多选题(本大题共5小题,共27.0分)如图所示,内壁光滑的“V”形容器AOB放在水平地面上,∠AOB为锐角,贴着内壁放置一个铁球,现将容器以O点为轴在竖直平面内逆时针缓慢旋转90°,则在转动过程中
A.球对OA的压力逐渐增大 B.球对OA的压力先增大后减小
C.球对OB的压力逐渐增大 D.球对OB的压力先增大后减小某实验小组用图甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象,通过实验得到两种光的光电流Ⅰ与电压U的关系如图乙所示,由图可知()
A.两种光的频率va>vb
B.金属K对两种光的逸出功Wa>Wb
C.光电子的最大初动能Eka<Ekb
D.若a光可以让处于基态的氢原子电离,则b光一定也可以如图所示,间距为d的平行导轨A2A1、C2C3所在平面与水平面的夹角θ=30°,其下端连接阻值为R的电阻,处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中,水平台面所在区域无磁场。长为d、质量为m的导体棒甲静止在光滑水平台面ACC1A1上,在大小为mg(g为重力加速度大小)、方向水平向左的恒力作用下做匀加速运动,经时间t后导体棒甲恰好运动至左边缘A1C1,此时撤去恒力,导体棒甲从左边缘A1C1飞出台面,并恰好沿A2A3方向落到A2C2处,与放置在此处的导体棒乙(与导体棒甲完全相同)碰撞后粘在一起然后沿导轨下滑距离x后开始做匀速运动。两导体棒粘连后在导轨上运动时始终与导轨垂直且接触良好,除了电阻R外,其他电阻不计,一切摩擦不计,下列判断正确的是()
A.导体棒甲到达A1C1处时的速度大小为gt
B.A2C2与台面ACC1A1间的高度差为后gt2
C.两导体棒在导轨上做匀速运动的速度大小为
D.两导体棒在导轨上变速滑行的过程中电阻R上产生的焦耳热为关于热现象和热学规律,下列说法正确的是()A.悬浮在液体中的固体微粒越小布朗运动就越明显
B.给自行车打气时气筒压下后被反弹,是由于空气分子间存在分子斥力
C.雨水没有透过布雨伞,是因为水分子表面有张力
D.晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的微粒在不停地运动
E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡下列说法正确的是()A.水面波是一种机械波
B.彩虹现象是光的全反射形成的
C.摄影机镜头镀膜增透是应用了光的衍射原理
D.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
E.肥皂液是无色的,吹出的肥皂泡却是彩色的,是由于光的干涉而形成的三、实验题(本大题共2小题,共15.0分)某学生用图示实验装置测量物块与斜面间的动摩擦因数,一可视为质点的小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄不同时刻物块所处的位置,拍摄时相机的闪光频率是10Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4,数据如表所示(单位:cm)x1x2x3x410.7615.0519.3423.65(1)物块下滑时的加速度大小a=______m/s2,物块通过D点时的速度大小v=______m/s(结果均保留三位有效数字)
(2)已知重力加速度大小为g,要求出动摩擦因数,还必须测量的一个物理量是______(填正确答案标号)
A.物块的质量
B.斜面的高度
C.斜面的倾角在描绘标有“4V、2W”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中,可供选用的器材如下:
电流表A1;量程0.6A,内阻约为0.2Ω
电流表A2;量程3.0A,内阻约为0.1Ω;
电压表V;量程1.0V,内阻Rv=3.0kΩ;
定值电阻R1;阻值12Ω
定值电阻R2:阻值2.0kΩ;
定值电阻R3:阻值12.0kΩ
滑动变阻器R:阻值范围0~10Ω;
电源E:电动势6.0V,内阻不计;
开关S及导线若干。
(1)在方框(如图1)中画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号;
(2)小明同学按照(1)中设计的电路进行实验,检查实验电路连接正确,然后闭合开关,左右调节滑动变阻器滑片,发现电流表和电压表指针始终不发生偏转,在不断开电路的情况下,为检查电路故障,使用多用电表______(选填“欧姆×10”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”)挡,将多用电表的红、黑表笔与实验电路中的电流表“+”、“-”接线柱接触,再次左右调节滑动变阻器滑片,发现多用电表指针发生明显偏转,说明电路故障是______;
(3)该同学排除故障后进行实验,调节滑动变阻器,得到电压表的读数U和电流表读数I,并在坐标纸上画出I-U图线如图2所示。现用电源E串联定值电阻R1对该小灯泡供电,则该小灯泡消耗的功率为______W(结果保留两位有效数字)。四、计算题(本大题共4小题,共52.0分)泥石流在暴发时通常沿山体倾泻而下,具有极快的速度与巨大的能量破坏性极大,严重威胁着人们的生命安全,因此人们要对一些自然灾害进行必要的了解并予以防范。课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:在足够长的斜面上放置一个质量m=4kg的物体,使该物体从静止开始,让其在随位移均匀减小的沿斜面向下的推力作用下运动,斜面的倾角θ=37°,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.8,其中推力F与物体到出发点的距离x的函数关系式为F=80-20x(N),其中0≤x≤4m,取g=10m/s2,sin37°=0.6,c0s37°=0.8.求:
(1)物体在斜面上运动过程中的最大加速度am;
(2)物体的速度达到最大时,到出发点的距离x1;
(3)物体在斜面上运动的最大位移xm。
如图所示,竖直平面内有一直角坐标系,第Ⅰ、Ⅱ象限内有沿x轴正方向的匀强电场E1(未知),第Ⅲ、Ⅳ象限内有竖直向上的匀强电场,且电场强度大小E0=,另外,第Ⅲ象限内还有磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一内壁光滑、D端封闭的均匀细管AD,长为L0,管内D端有一个可看成质点的带正电小球,质量为m,电荷量为q。开始时AD管平行于y轴且A端位于x轴上。某时刻AD管开始向右匀速平动,当AD管跟y轴重合时,AD管被突然锁定,此时小球刚好到达A端,且沿y轴正方向以大小为v0的速度进入x轴上方空间,经过一段时间,到达x轴上的C点,此时小球的速度方向与x轴正方向的夹角θ=60°,并进入第Ⅳ象限。空气阻力不计,重力加速度大小为g。
(1)求AD管匀速平动的速度大小v1;
(2)求C点到原点O的距离xC以及小球在第Ⅰ象限运动过程中的最小速度vmin;
(3)如果在第Ⅳ象限中加上磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,AD管的长度L0=,要使小球能打到管壁上,求B的取值范围。(计算结果中不含L0)
如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知该气体在状态B时的热力学温度TB=300K,求:
①该气体在状态A时的热力学温度TA和状态C时的热力学温度TC;
②该气体从状态A到状态C的过程中,气体内能的变化量△U以及该过程中气体从外界吸收的热量Q。
如图所示,某种材料制成的半球体,左侧面镀有水银,CD为半球底面直径,O为球心,直线OB垂直CD,且与半球面交于B点。现有一单色光平行BO方向从半球面上的A点射入半球,经CD面反射后恰好从B点射出半球。半球的半径为R,人射时单色光线与OB的距离d=,透明半球对该单色光的折射率n=,不考虑单色光在B点的反射。
①求单色光从B点射出时的折射角α;
②已知光在真空中的传播速度为c,求单色光在半球内传播的总时间t。
--------答案及其解析--------1.答案:A
解析:解:AB、圆周运动过程中,由重力和支持力的合力提供向心力F,在最低点,向心力指向上方,所以F=N-mg,则支持力N=mg+F,所以支持力大于重力,故A正确,B错误;
C、机械能等于重力势能和动能之和,摩天轮运动过程中,做匀速圆周运动,乘客的速度大小不变,则动能不变,但高度变化,所以机械能在变化,故C错误;
D、转动一周,重力的冲量为I=mgT,不为零,故D错误;
故选:A。
根据机械能的定义分析机械能的变化情况;
根据向心力的来源分析重力和支持力的情况;
根据冲量的定义分析冲量;
根据功计算式计算重力的功。
本题涉及的知识点比较多,但是都考查了基本的公式,学习过程中一定要把最基础的概念和公式牢记,这样我们就能得心应手。
2.答案:C
解析:解:A、根据v-t图象与时间轴所围成的面积表示位移,知在0~t0时间内,乙车的位移比甲车的大,则t0时刻乙车在甲车的前方,故A错误。
B、乙车的速度一直为正,运动方向没有改变,故B错误。
C、在0~t0时间内,乙车图象切线斜率越来越小,则乙车的加速度越来越小,故C正确。
D、在0~t0时间内,甲车做匀加速直线运动,平均速度为,乙车的位移比甲车的大,则乙车的平均速度大于甲车的平均速度,即大于,故D错误。
故选:C。
根据v-t图象与时间轴所围成的面积表示位移,分析两车位移关系,判断是否并排行驶。根据速度的正负分析运动方向是否改变。由图象的斜率分析加速度的变化情况。在0~t0时间内,将乙车与甲车对比,确定乙车的平均速度。
本题考查v-t图象的性质,要注意明确v-t图象描述速度随时间变化的规律,要注意能通过v-t图分析物体的运动过程,准确求出速度、加速度以及位移等。
3.答案:B
解析:解:绕月勘测卫星受到的万有引力提供向心力,=m。
卫星绕月球表面飞行时,飞行速度即第一宇宙速度,。
代入数据,联立解得v≈1.7m/s,故B正确,ACD错误。
故选:B。
根据月球对“嫦娥一号”的万有引力提供“嫦娥一号”的向心力,根据圆周运动的规律可求出第一宇宙速度大小。
本题考查了第一宇宙速度的计算,理解第一宇宙速度是卫星在星球表面运行时的最大速度。
4.答案:C
解析:解:当三导线中均通有垂直纸面向里的电流I时,A、C中点O磁感应强度为B0,
用右手螺旋定则判断通电直导线A与通电直导线C在O点的合磁场为零,
则通电直导线B在O点产生的磁场方向沿着AC,由A指向C,磁感应强度为B0,
如果使A中的电流反向其他条件不变,则通电直导线A与通电直导线C在O点的合磁场大小为2B0,方向垂直AC向上;
依据矢量的合成法则,则三根通电直导线在P点共同产生的磁场大小为:B合==B0。
故ABD错误,C正确。
故选:C。
该题考查了磁场的叠加问题。用右手定则首先确定三根通电直导线在O点产生的磁场的方向,利用矢量的叠加分析叠加后磁场大小和方向,从而判断各选项。
磁感应强度既有大小,又有方向,是矢量。它的合成遵循矢量合成的平行四边形法则。
5.答案:B
解析:解:设变压器原、副线圈匝数之比为k,则可知,开关断开时,副线圈电压为U0=;
根据欧姆定律得副线圈中电流为:
则原线圈中电流为:
则交流电的输出电压为:①
当S闭合时,电压表的示数为U0.则副线圈的电压为,
则欧姆定律得:
则原线圈中电流为:
则交流电的输出电压为:②
①②联立解得k=6;
故ACD错误,B正确;
故选:B。
变压器输入电压为U与电阻R两端电压的差值;再根据电流之比等于匝数的反比可求得输出电流;根据电压之比等于匝数之比对两种情况列式,联立可求得U与电压表示数和匝数比的关系;则可求得线圈匝数之比。
本题考查理想变压器原理及应用,要注意明确电路结构,知道开关通断时电路的连接方式;同时注意明确输入电压与总电压之间的关系。
6.答案:AD
解析:【分析】
本题意在考查考共点力的平衡条件中的动态分析等所学知识的识记能力和综合应用能力及熟记基础知识是解答此题的关键。
以球为研究对象,将容器以O点为轴在竖直平面内逆时针缓慢旋转90°,两个支持力的夹角不变,可以认为将重力瞬时值旋转90°,画出矢量三角形,根据正弦定理结合角度的变化进行分析。
本题主要是考查共点力的平衡条件中的动态分析问题,解答本题的关键是弄清楚受力情况,会根据转换思维的方法进行解答。
【解答】
以球为研究对象,将容器以O点为轴在竖直平面内逆时针缓慢旋转90°,两个支持力的夹角不变,可以认为将重力瞬时值旋转90°,
设在某一位置时受力情况如图所示;
根据正弦定理可得:==
由于转动过程中两个支持力的夹角不变,故α不变,不变;
由于β由0逐渐增加到90°,所以球对OA的压力逐渐增大;
由于θ由由180°逐渐减小到90°再减小到锐角,故sinθ先增大后减小,球对OB的压力先增大后减小;
故AD正确、BC错误。
故选AD。
7.答案:CD
解析:解:A、由光电效应方程Ekm═hv-W0,由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大,其频率大,即va<vb.故A错误;
B、金属的逸出功由金属本身决定,与光的频率无关。故B错误;
C、由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大,其逸出的光电子最大初动能大,故C正确;
D、b光的频率大,光子能量大,若a光可以让处于基态的氢原子电离,则b光一定也可以,故D正确;
故选:CD。
对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大,反向截止电压大的则初动能大,初动能大的则频率高,故b光频率高于a光的。逸出功由金属本身决定,与光的极限频率有关。
解决本题的关键掌握光电效应方程,知道同一种金属,逸出功相同,知道最大初动能与遏止电压的关系,并能灵活运用。
8.答案:ABD
解析:解:A、导体棒在台面上做匀加速直线运动,速度:v0=at,由牛顿第二定律得:mg=ma,解得:v0=gt,故A正确;
B、导体棒离开台面后做平抛运动,竖直方向:vy=v0tanθ,vy2=2gh,解得:h=gt2;故B正确;
C、导体棒在导轨上做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得:2mgsinθ=BId,电流:I==,解得:v=;故C错误;
D、甲与乙碰撞前的速度为:v甲==gt
甲乙两棒碰撞过程中动量守恒,根据动量守恒定律可得:mv甲=2mv共
解得:v共=gt。
根据动能定理可得:2mgsinθ•x-WA=-
解得:WA=
根据功能关系可得电阻R上产生的焦耳热为,故D正确。
故选:ABD。
导体棒在台面上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求出加速度,由速度公式求出速度,导体棒离开台面后做平抛运动,应用平抛运动规律求出高度;由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出电流,由安培力公式求出安培力,导体棒做匀速直线运动,由平衡条件可以求出速度;根据动量守恒定律求解碰后的速度,再根据动能定理和功能关系求解。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程;另一条是能量,分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题,根据动能定理、功能关系等列方程求解。
9.答案:ACE
解析:解:A、布朗运动是悬浮在液体中的固体小微粒的运动,微粒越小,布朗运动越明显,故A正确。
B、给自行车打气时气筒压下后被反弹,是由于空气压强增大的原因,故B错误。
C、雨水没有透过布雨伞是由于表面张力,故C正确。
D、晶体内部的物质微粒是有规则地排列的,而非晶体内部物质微粒排列是不规则的;晶体内部的微粒与非晶体内部的物质微粒一样,都是不停地热运动着的,故D错误。
E、如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡,故E正确。
故选:ACE。
布朗运动是液体分子无规则运动的反映。
压缩气体,压强增大。
雨水没有透过布雨伞是由于表面张力。
晶体内部的微粒与非晶体内部的物质微粒一样,都是不停地热运动着的。
本题考查了布朗运动、压强、表面张力和晶体与非晶体等知识,注意理解如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡。
10.答案:ADE
解析:解:A、水面波是一种机械波,故A正确;
B、彩虹现象与光的折射的有关,故B错误;
C、镜头镀膜增透是利用了光的干涉特性,使反射光出现相互减弱,从而增强入射光透射,故C错误;
D、电磁波在真空中的传播速度均相同,与电磁波的频率无关,故D正确;
E、肥皂液是无色的,吹出的肥皂泡却是彩色的,是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的,故E正确;
故选:ADE。
A、水波属于机械波;
B、彩虹是光的折射现象;
C、增透膜应用了光的干涉;
D、电磁波在真空中的传播速度均相同;
E、肥皂泡是彩色的,是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的。
该题考查3-4中的多个知识点的内容,都是记忆性的知识点,在平时的学习过程中多加积累即可。
11.答案:4.30
2.15
C
解析:解:(1)根据逐差法求加速度的原理可知:m/s2
D点的瞬时速度等于CE之间的平均速度,所以有:==2.15m/s
(2)若斜面粗糙,则有:a==gsinθ-μgcosθ
知要测量斜面的动摩擦因数,还需要测量斜面得倾角θ.故AB错误,C正确
故选:C
故答案为:(1)4.30,2.15;(2)C
正确解答本题需要掌握:在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数;熟练应用逐差法求物体的加速度,由匀变速直线运动平均速度等于中间点的瞬时速度求出;根据实验原理分析。
逐差法是求物体加速度的一个重要方法,要熟练掌握其应用,提高解决实验能力。
12.答案:直流电压10V
电流表断路
0.19
解析:解:(1)根据待测元件规格“4V,2.0W”可知,额定电流约为I===0.5A;故电流表应选A2;
因电压表量程为3V,小于灯泡的额定电压,故为了能完成测量,采用串联一定值电阻的方式来扩大量程,且改装后量程略大于4V即可;根据改装原理可知,串联电阻至少应为R==3KΩ;故选择R2
待测元件电阻为R===8Ω;相对改装后的电压表为小电阻,所以电流表应用外接法,又变阻器采用分压式接法,故原理图如图所示
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑动头,发现电流表和电压表指针始终不发生偏转,说明电路中有断路;
不断开电路进行测量时,只能采用电压表进行;且电压表量程要大于电源电压;故选用8V的直流电压表进行测量;查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“+”、“-”接线柱接触时,多用电表指针发生较大偏转,说明电路故障是电流表断路。
(3)将R1等效为电源内阻,在图2中作出其伏安特性曲线,则与灯泡伏安特性曲线的交点表示灯泡的工作点,则由图可知,灯泡的电压为0.42V,电流为0.46A,故功率P=UI=0.46×0.42=0.19W。
故答案为:(1)如图所示;(2)直流电压10V;电流表断路;(3)0.19。
(1)根据待测元件的额定电流选择电流表,根据改装原理可明确应选用的定值电阻;要描绘待测元件的伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,根据待测元件电阻阻值与电表内阻间的关系确定电流表的接法,然后连接实物电路图。
(2)在不断开电源的情况下,一般应用直流电压表检查电路故障;当电压表并联在某段电路两端时,如果电压表示数为零,说明该部分电路短路或该部分电路完好而在该部分电路之外存在断路;如果电压表示数较大,接近电源电动势,说明该部分电路断路;
(3)作出等效电源的伏安特性曲线,即可明确灯泡的实际电流和电压,从而确定小灯泡的功率。
本题应明确:①根据待测电阻的额定电流和额定电压来选择电流表与电压表的量程;②当电路要求电流从零调时,变阻器应采用分压式接法,应选择全电阻小的变阻器以方便调节
13.答案:解:(1)当x=0时F最大,最大值Fm=80N,此时物体的加速度最大,根据牛顿第二定律可得:
Fm+mgsinθ-μmgcosθ=mam
解得am=19.6m/s2;
(2)当物体的加速度a=0时,物体的速度最大,设此时推力大小为F1,则有:
F1+mgsinθ-μmgcosθ=0
F1=80-20x1
解得x1=3.92m
(3)物体在斜面上运动的位移最大时,其速度为零,设物体在斜面上运动的过程中推力F对物体所做的功为w,则由动能定理有:
mgxmsinθ-μmgxmcosθ+W=0
设推力F=0时•物体到出发点的距离为x2有:80-20x2=0
又W=
解得:xm=100m。
答:(1)物体在斜面上运动过程中的最大加速度为19.6m/s2;
(2)物体的速度达到最大时,到出发点的距离为3.92m;
(3)物体在斜面上运动的最大位移为100m。
解析:(1)当x=0时F最大,此时物体的加速度最大,根据牛顿第二定律求解加速度;
(2)当物体的加速度a=0时,物体的速度最大,根据能量守恒计算距离;
(3)物体在斜面上运动的位移最大时,其速度为零,由动能定理求解最大位移。
对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。
14.答案:解:(1)在第三象限内小球在竖直方向做匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有:
qv1B0=ma
2aL0=v02,
解得:v1=;
(2)根据对称性可知,小球到达C点时竖直方向的速度大小为vy=v0,
故从球从原点O运动到C点的时间为:t=
小球到达C点时水平方向的速度大小为vx=
又xC=,解得xC=
设小球在第一象限内运动时的水平方向的加速度大小为ax,则有xC=
经过分析可知,当小球的速度与加速度垂直时,小球的速度最小,设最小速度vmin与x轴正方向的夹角为β,则有:tanβ=
设小球从原点O运动到速度为vmin时经过的时间为t0,此时小球沿水平方向和竖直方向的速度大小分别为:
vx0=axt0,vy0=v0-gt0,
且有:tanβ=
又vmin=
解得vmin=;
(3)小球从C点进入第四象限的速度大小为vC=
由于qE0=mg,故小球在第四象限内做匀速圆周运动,设轨迹半径为r,则有:
qvCB=m
当小球做圆周运动的轨迹与AD管相切时,有:r1+r1sinθ=xC,
解得B=
当小球打在D端时,有r2sinθ+r2cosθ=xC,
解得:B2=
所以使小球能打到管壁上,B的取值范围为≤B≤。
答:(1)AD管匀速平动的速度大小为;
(2)C点到原点O的距离xC以及小球在第Ⅰ象限运动过程中的最小速度为;
(3)使小球能打到管壁上,B的取值范围为≤B≤。
解析:(1)在第三象限内小球在竖直方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律结合运动学公式求解;
(2)根据对称性可知小球到达C点时竖直方向的速度大小,根据运动学公式求解从球从原点O运动到C点的时间和小球到达C点时水平方向的速度大小;当小球的速度与加速度垂直时,小球的速度最小,根据运动的合成与分解结合速度时间关系求解;
(3)小球在第四象限内做匀速圆周运动,当小球做圆周运动的轨迹与AD管相切时磁感应强度最大,当小球打在D端磁感应强度最小,根据洛伦兹
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