备战2013高考物理6年高考母题精解精析专题04 曲线运动、万有引力(4)

2019-01-18 19:13

【答案】A

【解析】在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,加速度方向向上,返回舱处于超重状态,动能减小,返回舱所受合外力做负功,返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力。火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力,火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小。

4.如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2,下列反映a1和a2变化的图线中正确的是(A)

5.(上海)受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上作直线运动,其v?t 图线如图所示,则

(A)在0?t1秒内,外力F大小不断增大 (B)在t1时刻,外力F为零

(C)在t1?t2秒内,外力F大小可能不断减小 (D)在t1?t2秒内,外力F大小可能先减小后增大

【答案】CD.

【解析】0?t1秒内,F加速运动,F?f?ma,从图像斜率看,这段时间内的加速

度减小,所以,F不断减小,A错误;从图像斜率看在t1时刻,加速度为零F?f,0?t1秒内,B错误;在t1?t2秒内减速运动,若开始时F的方向与a一致,则f?F?ma,从图像斜率看加速度逐渐增大,因此F不断减小,C正确,当F减小到零,反向之后,f?F?ma,当F增大时,加速度a逐渐增大,D正确.

6.(福建)(19分)如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,

AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时,每次总将弹簧长度 压缩到0.5R后锁定,在弹簧上段放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵 弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零。

不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变

弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求: 质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1; 弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;

已知地面与水面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线OO’在90?角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在

23m到m之间变化,且均能落到水面。持续投放足够长时间后,鱼饵能

够落到水面的最大面积S是多少?

7(北京)(18分)

利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。

如图所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝。离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。

已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2(m1>m2),电荷量均为q。加速电场的电势差为U,

离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力,也不考虑离子间的相互作用。

(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;

(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;

(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽,

可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。

设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处。离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。

解析:(1)动能定理 Uq?2qUm112m1v1

2得 v1?1 ○

mvR2(2)由牛顿第二定律 qvB? , R?mvqB,利用1○式得

2m2UqB2离子在磁场中的轨道半径为别为 R1?2m1UqB2, R2?8UqB22 ○

两种离子在GA上落点的间距s?2(R1?R2)?(m1?○ m2) 3

(3)质量为m1的离子,在GA边上的落点都在其入射点左侧2R1处,由于狭缝的宽度为d,因此落点区域的宽度也是d。同理,质量为m2的离子在GA边上落点区域的宽度也是d。

为保证两种离子能完全分离,两个区域应无交叠,条件为 4 2(R1?R2)?d ○2式,代入○4式得 2R1(1?利用○

m2m1?)d

R1的最大值满足 2R1m?L?d ?得 (L?d)(1m2m1m2m2)?d

求得最大值 dm?8(安徽)(16分)

m1?2m1?L

如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电

场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重

则 E?BRt0 ③

(2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动 在y方向位移 y?vR2t22 ④

由②④式得 y? ⑤

设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是 x?又有 x?3212R t022a() ⑥

得 a?43Rt20 ⑦


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