2009年高考物理模擬試題二(詳解)

第Ⅰ卷(選擇題,共40分)

一、本題共10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的,選對得4分,有選錯(cuò)或不答的得0

1.美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池,它是采用半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63()和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料,利用鎳63發(fā)生b 裂變時(shí)釋放電子給銅片,把鎳63和銅片做電池兩極外接負(fù)載為負(fù)載提供電能.下面有關(guān)該電池的說法正確的是()

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    A.鎳63的裂變方程是

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    B.鎳63的裂變方程是

    C.外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢比銅片高

    D.該電池內(nèi)電流方向是從鎳到銅片

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2.科學(xué)家們公認(rèn),太陽能是未來人類最合適,最安全、最綠色、最理想的替代能源,太陽能利用的一種方案是在距地球表面約36000公里的同步軌道上,建立太陽能發(fā)電廠,然后利用微波將電能傳回地球,據(jù)推算,到2020年全世界能源消費(fèi)總量大約需要25萬億立升原油,如果用太陽能替代,只需要一塊面積約1.5萬平方公里,半徑約70公里的圓形轉(zhuǎn)化太陽能的“光板”就可實(shí)現(xiàn).已知太陽距地球1.5×m,地球半徑為6400km,太陽半徑是地球半徑的109倍.關(guān)于該方案,下面說法中正確的是()

    A.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會(huì)形成日全食

    B.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會(huì)形成日全食和日偏食

    C.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會(huì)形成日環(huán)食和日偏食

    D.該圓形吸太陽能的“光板”可以不自轉(zhuǎn).

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3.如圖1所示,A、B兩條直線是在AB兩地分別用豎直向上的F拉質(zhì)量分別為的兩個(gè)物體得出的加速度a與力F之間的關(guān)系圖線,分析圖線可知()

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    ①比較兩地的重力加速度,有;

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    ②比較兩物體的質(zhì)量,有;

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    ③比較兩地的重力加速度,有

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    ④比較兩物體的質(zhì)量,有

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圖1

    A.②③B.①②

    C.①④D.③④

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4.最近發(fā)現(xiàn)納米材料具有很多優(yōu)越性能,有著廣泛的應(yīng)用前景.已知1nm(納米)=m,邊長為1nm的立方體可容納的液態(tài)氫分子(其直徑約為m)的個(gè)數(shù)最接近下面的哪一個(gè)數(shù)值()

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    A. B. C. D.

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5.一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為相互分離的三束光,分別照射到相同的金屬板a、b、c上,如圖2所示,已知金屬板b有光電子放出,則可知()

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圖2

    A.板a一定有光電子放出

    B.板a一定不放出光電子

    C.板c一定不放出光電子

    D.板c一定有光電子放出

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6.2003年2月1日美國哥倫比亞號航天飛機(jī)在返回途中解體,造成人類航天史上又一悲。舾鐐惐葋喬柡教祜w機(jī)是在赤道上空飛行,軌道半徑為r,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同.設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g.在某時(shí)刻航天飛機(jī)通過赤道上某建筑物的上方,則到它下次通過該建筑上方所需時(shí)間為()

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    A.

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    B.

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    C.

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    D.

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7.如圖3所示,在矩形ABCDAD邊和BC邊的中點(diǎn)MN各放一個(gè)點(diǎn)電荷,它們分別帶等量的正、負(fù)電荷E、FAB邊和CD邊的中點(diǎn),PQ兩點(diǎn)在MN的連線上,MPQN.對于E、F、P、Q四點(diǎn),其中電場強(qiáng)度相同、電勢相等的兩點(diǎn)是()

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圖3

    A.EF B.PQ

    C.AB D.CD

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8.如圖4所示,在光滑的水平桌面上有一彈簧振子,彈簧勁度系數(shù)為k,開始時(shí),振子被拉到平衡位置O的右側(cè)A處,此時(shí)拉力大小為F,然后釋放振子從靜止開始向左運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t后第一次到達(dá)平衡位置O處,此時(shí)振子的速度為v,在這個(gè)過程中振子的平均速度為()

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圖4

    A.0

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    B.

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    C.

    D.不為零的某值,但由題設(shè)條件無法求出

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9.如圖5所示,荷質(zhì)比為e/m的電子,以速度沿AB邊射入邊長為a的等邊三角形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中,欲使電子從BC邊穿出,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值為()

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圖5

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    A. B.

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    C. D.

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10.傳統(tǒng)電腦的各個(gè)配件都能產(chǎn)生電磁輻射,并對人體造成傷害.廢棄的電腦設(shè)備變成“電腦垃圾”時(shí),將對環(huán)境造成新的污染,因此生產(chǎn)廠商推出綠色電腦.這里的“綠色電腦”是指()

    A.綠顏色的電腦

    B.價(jià)格低的電腦

    C.木殼的電腦

    D.低輻射、低噪聲、健康環(huán)保的電腦

 

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

得分

答案

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第Ⅱ卷(非選擇題,共80分)

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二、本題共2小題,共13分,把答案填在題中的橫線上或按題目要求作圖

11.(6分)如圖6所示,為驗(yàn)證動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.

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圖6

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    (1)入射小球1與被碰小球2直徑相同,它們的質(zhì)量相比較,應(yīng)是________

    (2)為了保證小球作平拋運(yùn)動(dòng),必須調(diào)整斜槽使________.

    (3)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟如下:

    A.在地面上依次鋪白紙和復(fù)寫紙.

    B.確定重錘對應(yīng)點(diǎn)O

    C.不放球2,讓球1從槽M點(diǎn)滾下,確定它的落地點(diǎn)P

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    D.把球2放在立柱上,讓球1從斜槽M點(diǎn)滾下,與球2正碰后,確定它們的落地位置、

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    E.量出OP、的長度.

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    F.看是否相等,以驗(yàn)證動(dòng)量守恒.

    上述步驟不完善及錯(cuò)誤之處有:

    ①____________________________________________________________________.

    ②____________________________________________________________________.

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12.(7分)有一根粗細(xì)均勻的金屬電阻線.

    (1)用螺旋測微器測直徑時(shí),示數(shù)如圖7所示,讀數(shù)為________mm.

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圖7

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    (2)其電阻可用如圖8甲所示的電路測量.所給器材中電流表上只有刻度但未標(biāo)明電流值;是電阻箱,其阻值是準(zhǔn)確的;是單刀雙擲電鍵(當(dāng)擲刀扳向1時(shí)與1相通,當(dāng)擲刀扳向2時(shí)與2相通).

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圖8

    ①將圖乙中的實(shí)驗(yàn)按圖甲連成電路,并用箭頭標(biāo)明滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭在實(shí)驗(yàn)開始的位置.

    ②寫出主要的實(shí)驗(yàn)步驟及測量的結(jié)果.

 

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三、本題共6小題,共67分,解答應(yīng)寫出必要的文字說明,方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.

13.(10分)偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)行,它的運(yùn)行軌道距地面高度為h,要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來,衛(wèi)星在通過赤道上空時(shí),衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少?設(shè)地球半徑為R,地面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T

 

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14.(10分)如圖9所示,由板長l20cm,板間距離d2cm的平行板電容器和線圈L=4×H組成一振蕩電路,電源電動(dòng)勢E=10V.設(shè)有一荷質(zhì)比為∶1的帶電粒子(不計(jì)重力),沿電容器的中心軸線飛入,當(dāng)開關(guān)S在位置1時(shí),粒子恰好從電容器的下極板的邊緣飛出.若開關(guān)S接到位置2的同時(shí),飛入電容器的粒子能否飛出?若不能,粒子將打在極板何處?若能,求粒子飛出時(shí)的速度.

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圖9

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15.(11分)質(zhì)量為m的金屬滑塊,電量+q,以某一初速度沿水平放置的絕緣板進(jìn)入電磁場空間,勻強(qiáng)磁場方向如圖10所示,勻強(qiáng)電場方向水平(且與地板平行),滑塊與絕緣地板間的摩擦因數(shù)為m ,已知滑塊自A點(diǎn)沿絕緣板勻速直線運(yùn)動(dòng),到B點(diǎn)與電路開關(guān)相碰,使形成電場的電路斷開,電場立即消失,磁場依然存在,設(shè)碰撞時(shí),滑塊無電量損失,而動(dòng)能變?yōu)榕鲎睬暗?/4,滑塊碰撞后,做勻速直線運(yùn)動(dòng)返回A點(diǎn),往返總時(shí)間為T,AB長為L,求:

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圖10

    (1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小及方向?

 

    (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少?

 

    (3)全過程摩擦力做的功為多少?

 

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16.(12分)如圖11所示一個(gè)盛有折射率為n的液體的槽,槽的中部扣著一個(gè)對稱屋脊形的薄壁透明罩ADB,頂角為2j ,罩內(nèi)為空氣,整個(gè)罩子浸沒在液體中.槽底AB的中點(diǎn)處有一亮點(diǎn)C.試求出:位于液面上方圖示平面內(nèi)的眼睛從側(cè)面觀察可看到亮點(diǎn)的條件.(液槽有足夠的寬度,罩壁極薄,可不計(jì)它對光線產(chǎn)生折射的影響).

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圖11

 

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17.(11分)根據(jù)量子理論,光子的能量E和動(dòng)量p之間的關(guān)系式為EpC,其中C表示光速,由于光子有動(dòng)量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.

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    (1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光,功率為,射出的光束的橫截面積為S.當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時(shí),激光對物體表面的壓力F=2p?N.其中p表示光子的動(dòng)量,N表示單位時(shí)間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I;

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    (2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動(dòng)力推動(dòng)探測器加速,探測器上安裝有面積極大,反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽,已知太陽光照射薄膜對每平方米面積上的輻射功率為1.35kW,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m100kg,薄膜面積為4×,求此時(shí)探測器的加速度大小?(不考慮萬有引力等其它的力)

 

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18.(13分)在一次實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練中,有一炮彈被以初速度為從地面豎直向上射出.當(dāng)炮彈到達(dá)最高點(diǎn)h80m處時(shí),突然炸裂為二塊,其質(zhì)量分別為1kg、0.8kg,且在炸裂過程中分別帶上了q0.2C等量異種電荷,其中帶負(fù)電.設(shè)在炸裂處,有一水平寬度L20m的正交勻強(qiáng)電磁場,如圖12,勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里,大小為B=1.0T,勻強(qiáng)電場方向豎直.設(shè)炸裂時(shí),炮彈正處在正交電磁場中心,炸裂后,在正交電磁場中向左做直線運(yùn)動(dòng),在正交電磁場中向右做直線運(yùn)動(dòng).(g10m/

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圖12

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    求:(1)炮彈被射出時(shí)的初速度;

 

    (2)電場強(qiáng)度的大小和方向;

 

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    (3)爆炸時(shí)做的功各為多少;

 

    (4)二者落地點(diǎn)的距離.

 

 

 

 

 

 

 

 

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1.C由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知A、B錯(cuò),由于鎳63放出電子,故帶正電,電勢比銅片電勢高,C正確,電流方向從銅片到鎳,D錯(cuò)

2.C

3.A由可知,A正確

4.B將分子粗略地看成一個(gè)小立體,則個(gè)

5.D照射到ab、c上三種光的頻率關(guān)系,為,由光電效應(yīng)的規(guī)律可知板b有電子射出,板c一定有光電子放出,正確答案為D

6.A航天飛機(jī)的運(yùn)行周期

   

    設(shè)經(jīng)過時(shí)間t航天飛機(jī)又通過建筑物上方,則

    ,所以

7.A沿著電場線的方向電勢降低,,B錯(cuò);E、F兩點(diǎn)在同一等勢面上,且,A正確

    由等量異種電荷的等勢面特點(diǎn)可知.,C錯(cuò),D錯(cuò)

8.CFkA

    由①②可知,C正確.

9.C先根據(jù)題意畫出電子所走的弧,因?yàn)榛∩先我庖稽c(diǎn)的速度方向必然與該點(diǎn)所在的半徑垂直,故可以過A點(diǎn)做與方向(即AB方向)垂直的直線,此即為帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑方向.同理過C點(diǎn)作垂直于BC的直線,也為該點(diǎn)的半徑方向,兩半徑相交點(diǎn)即為帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心.如答圖1所示.由圖示情況可以看出

答圖1

    當(dāng)時(shí)電子剛好不能從BC邊射出.

    要使電子可以從BC邊射出,必滿足r,而r,

    ∴B時(shí),電子可以從BC邊射出

10.D11.(1)大于(2)軌道末端出口水平(3)P、為落地的平均位置,F一步中的應(yīng)為-2r,

12.(1)1.000

 (2)①略

    ②A.將滑動(dòng)變阻器調(diào)至輸出電壓為零的位置,再合上

    B.將扳向2,調(diào)滑動(dòng)變阻器使電流表指針在某一電流刻度,并記下該位置.

    C.使阻值最大后,將扳向1,調(diào)電阻箱,使電流表指針回到所記的位置,記下電阻箱阻值

    D.被測電阻

13.偵察衛(wèi)星環(huán)繞地球一周,通過有日照的赤道一次,在衛(wèi)星一個(gè)周期時(shí)間(設(shè)為)地球自轉(zhuǎn)的角度為q ,只要q 角所對應(yīng)的赤道弧長能被拍攝下來,則一天時(shí)間內(nèi),地面上赤道處全部在有日照條件下就能被拍攝下來.設(shè)偵察衛(wèi)量的周期為,地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力為衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,衛(wèi)星的軌道半徑rRh,根據(jù)牛頓第二定律,則

    在地球表面的物體重力近似等于地球的萬有引力,即mg

    解得偵察衛(wèi)星的周期為

    已知地球自轉(zhuǎn)周期為T,則衛(wèi)星繞行一周,地球自轉(zhuǎn)的角度為q =2p?

    攝像機(jī)應(yīng)拍攝赤道圓周的弧長為q 角所對應(yīng)的圓周弧長應(yīng)為

   

14.當(dāng)開關(guān)S在位置1時(shí),粒子在電容器中做類平拋運(yùn)動(dòng),即水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有

    lvt,

    得

    則帶電粒子的初速度

    (m/s)

    當(dāng)S接到2位置時(shí),電容器內(nèi)形成按余弦規(guī)律變化的振蕩電場,周期為

   

    接到位置2時(shí),電容器內(nèi)電場仍豎直向上,設(shè)粒子在第一個(gè)內(nèi)加速向下運(yùn)動(dòng),在第二個(gè)內(nèi)減速向下運(yùn)動(dòng),在半個(gè)周期結(jié)束時(shí),粒子的速度為零,平均加速度a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,故粒子半個(gè)周期內(nèi)豎直方向位移,粒子不會(huì)打到下極板上.

    在第三個(gè)內(nèi),粒子加速向上運(yùn)動(dòng),在第四個(gè)內(nèi)減速向上運(yùn)動(dòng),在后半個(gè)周期結(jié)束時(shí),粒子的速度為零.從對稱性角度考慮,經(jīng)過一個(gè)周期,粒子又回到兩板中央,豎直方向速度為零.

    不論電容器內(nèi)電場如何作用周期性的變化,粒子在水平方向不受電場力的作用,水平速度不變,所以粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間仍為2×s,在這一時(shí)間內(nèi),電場做周期性變化的次數(shù)

   

    所以當(dāng)粒子離開電容器時(shí),豎直速度為零,水平速度不變,仍為v=1.0×m/s,從兩板中央飛出.

    所以粒子能飛出電容器,從兩板中央水平飛出,v=1.00×m/s.

15.(1)滑塊速度向右,根據(jù)勻速運(yùn)動(dòng)條件

   

    可知E的方向必水平向右.

    由返回速度向左且作勻速運(yùn)動(dòng)可知

    mg

    而題中有:

    ②③聯(lián)立得知,即=2mg,代入①式

    所以Em mg+2mg)/q=3m mg/q

    (2)設(shè)往返總時(shí)間為T有:

   

    即:,代入②式可得

    (3)返回時(shí)不受摩擦力,所以全過程摩擦力做功

    W=-fL=-m mgL=-3m mgL

16.用答圖2示平面內(nèi)的光線進(jìn)行分析,并只討論從右側(cè)觀察的情形,如圖所示,由亮點(diǎn)發(fā)出的任一光線CP線經(jīng)過兩次折射而從液面射出.由折射定律,按圖上標(biāo)記的各相關(guān)角度.有sina nsinb  

    sing =(1/n)sind

    其中d ≤p /2g =(p /2)-(b j ) ③

答圖2

    注意到,若液體內(nèi)光線入射到液面上時(shí)發(fā)生全反射,就沒有從液面射出的折射光線.全反射臨界角滿足條件sin=1/n

    可知光線CP經(jīng)折射后能從液面射出從而可被觀察到的條件為g

    或sing <1/n

    現(xiàn)在計(jì)算sing .利用③式可得

    sing =cos(b j )=cosb cosj -sinb sinj

    由①式可得cosb

    因此,nsing =cosj -nsinb sinj 又由①式nsing=cosj  -sina sinj  ⑥

    由圖及①、②式,或由⑥式均可看出a 越大則g 越小,因此,如果與a 值最大的光線相應(yīng)的g 設(shè)為,若,則任何光線都不能射出液面.反之,只要,這部分光線就能射出液面,從液面上方可以觀察到亮點(diǎn).由此極端情況即可求出本題要求的條件.

    自C點(diǎn)發(fā)出的a 值最大的光線是極靠近CD的光線,它被DB面折射后進(jìn)入液體,由⑥式可知與之相應(yīng)的

    a =(p /2)-j

    nsin=cosj  -cosj sinj

    能觀察到亮點(diǎn)的條件為nsin<1

    即cosj -cosj sinj <1

    上式可寫成cosj <1+cosj sinj

    取平方

    化簡

    故

    開方并化簡可得

    這就是在液面上方從側(cè)面適當(dāng)?shù)姆较蚰芸吹搅咙c(diǎn)時(shí)nj 之間應(yīng)滿足的條件.

17.(1)激光器的功率為NE

    已知激光對物體表面的壓力為F=2N?p

    由光壓的定義

    聯(lián)立以上各式得

    (2)太陽光對薄膜產(chǎn)生的光壓

     ⑤

    探測器受到的總光壓力

    FI?S

    以探測器為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律Fm?a

   

18.(1)由豎直上拋運(yùn)動(dòng)得炮彈被射出時(shí)的初速度

    (2)由動(dòng)量守恒定律得:

    帶電物體在洛侖茲力作用下的直線運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng),假設(shè)電場強(qiáng)度方向豎直向上,根據(jù)受力有:

   

    聯(lián)立②③④得:

    兩物體勻速運(yùn)動(dòng)的速度

    ∴40m/s ⑤

    50m/s ⑥

    所加電場為

   

    因?yàn)?i>E為正,所以場強(qiáng)方向豎直向上

    (3)由動(dòng)能定理得:爆炸對兩物體做的功

   

   

    (4)由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得落地時(shí)間:

   

    兩物體的水平位移

    =40×4m160m

    =50×4m200m

    兩物體落地點(diǎn)間的距離

    DsL=360+20=380m

 

 

 


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