解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.
如图所示,水平地面上方的H高区域内有匀强磁场,水平界面PP'是磁场的上边界,磁感应强度为B,方向是水平的,垂直于纸面向里.在磁场的正上方,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab长为l1,bc长为l2,H>l2,线框的质量为m,电阻为R.使线框abcd从高处自由落下,ab边下落的过程中始终保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动情况是:cd边进入磁场以后,线框先做加速运动,然后做匀速运动,直到ab边到达边界PP'为止.从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中,线框中产生的焦耳热为Q.求:
(1)
线框abcd在进入磁场的过程中,通过导线的某一横截面的电量是多少?
(2)
线框是从cd边距边界PP'多高处开始下落的?
(3)
线框的cd边到达地面时线框的速度大小是多少?
试由万有引力定律推导:绕地球做圆周运动的人造卫星的周期T跟它轨道半径r的3/2次方成正比.
A、B两颗人造卫星的绕地球做圆周运动,它们的圆轨道在同一平面内,周期之比是.若两颗卫星的最近距离等于地球半径R,求这两颗卫星的周期各是多少?
从两颗卫星相距最近开始计时到两颗卫星相距最远至少经过多少时间?已知在地面附近绕地球做圆周运动的卫星周期为T0.
有一种“傻瓜”相机的曝光时间(快门打开到关闭的时间)是固定不变的.为了估测相机的曝光时间,有位同学提出了下述实验方案:他从墙面上A点的正上方与A相距H=1.5m处,使一个小石子自由落下,在小石子下落通过A点后,立即按动快门,对小石子照相,得到如图所示的照片,由于石子的运动,它在照片上留下一条模糊的径迹CD.已知每块砖的平均厚度是6cm.
请从上述信息和照片上选取估算相机曝光时间必要的物理量,用符号表示,如H等,推出计算曝光时间的关系式,并估算出这个“傻瓜”相机的曝光时间.要求1位有效数字.
如图所示,电源电动势E=7.5V,内电阻r=1.0Ω,定值电阻R2=12Ω,电动机M的线圈的电阻R=0.5Ω.开关S闭合,电动机转动稳定后,电压表的示数U1=4V,电阻R2消耗的功率P2=3.0W.不计电动机的摩擦损耗等,求:
电源的路端电压.
电动机输出的机械功率.
质量为m=2kg的物体在光滑的水平面上运动,在水平面上建立Oxy坐标系,t=0时,物体位于坐标系的原点O.物体在x轴和y轴方向的分速度vx、vy随时间t变化图线如图甲、乙所示.求:
t=0时,物体速度的大小和方向
t=3.0s时,物体受到的合力的大小和方向
t=8.0s时,物体速度的大小和方向.
(4)
t=8.0s时,物体的位置(用位置坐标x、y表示).(角度可用反三角函数表示)
解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.
地球绕太阳的公转可认为是匀速圆周运动.已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球绕太阳公转的周期为T.太阳发出的光经过时间t0到达地球.光在真空中的传播速度为c.根据以上条件推算太阳的质量M与地球的质量m之比.
质量为m=2kg的物块放在倾角为=37°的斜面上.物块与斜面间的动摩擦因数=0.5.取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
要使物块沿斜面向上匀速运动,沿斜面向上的推力F1应是多大.
如果沿斜面向上推物块的力变为F2=25N,使物块由静止开始沿斜面向上移动s=1.25m,需要多少时间?
公共题(全体考生必做)
电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构,O是中点,电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷,用图(a)所示的矢量表示.科学家在描述某类物质的电性质时,认为物质是由大量的电偶极子组成的,平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章,因而该物质不显示带电的特性.当加上外电场后,电偶极子绕其中心转动,最后都趋向于沿外电场方向排列,从而使物质中的合电场发生变化.
如图(b)所示,有一电偶极子放置在电场强度为E.的匀强外电场中,若电偶极子的方向与外电场方向的夹角为θ,求作用在电偶极子上的电场力绕O点的力矩
求图(b)中的电偶极子在力矩的作用下转动到外电场方向的过程中,电场力所做的功
求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时,其方向与外电场方向夹角的可能值及相应的电势能
现考察物质中的三个电偶极子,其中心在一条直线上,初始时刻如图(c)排列,它们相互间隔距离恰等于1.加上外电场EO后,三个电偶极子转到外电场方向,若在图中A点处引人一电量为+q0的点电荷(q0很小,不影响周围电场的分布),求该点电荷所受电场力的大小.
质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°.力F作用2秒钟后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后,速度减为零.求:物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移S.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10 m/s2)
计算题.本题为分叉题,分A类、B类两题,考生可任选一题,若两题均做,一律按A类题计分.
A类题(适合于使用一期课改教材的考生)
一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内,开始时气体体积为V0,温度为27°C.在活塞上施加压力,将气体体积压缩到V0,温度升高到57°C.设大气压强p0=l.0×105 pa,活塞与气缸壁摩擦不计.
(1)求此时气体的压强;
(2)保持温度不变,缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0,求此时气体的压强.
B类题(适合于使用二期课改教材的考生)
一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,初始时气体体积为3.0×10-3 m3.用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1.0×105 Pa.推动活塞压缩气体,测得气体的温度和压强分别为320 K和1.0×105 Pa.
(1)求此时气体的体积;
(2)保持温度不变,缓慢改变作用在活塞上的力,使气体压强变为8.0×104 Pa,求此时气体的体积.