題目列表(包括答案和解析)
25②（供選用《選修3-l》物理課教材的學生做）
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(25分)如圖所示，兩個金屬輪A1、A2，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬軸O1和O2轉動，O1和O2相互平行，水平放置.每個金屬輪由四根金屬輻條和金屬環組成，A1輪的輻條長為a1、電阻為R1，A2輪的輻條長為a2、電阻為R2，連接輻條的金屬環的寬度與電阻都可以忽略.半徑為a0的絕緣圓盤D與A1同軸且固連在一起.一輕細繩的一端固定在D邊緣上的某點，繩在D上繞足夠匝數后，懸掛一質量為m的重物P.當P下落時，通過細繩帶動D和A1繞O1軸轉動.轉動過程中，A1、A2保持接觸，無相對滑動；兩輪與各自細軸之間保持良好的電接觸；兩細軸通過導線與一阻值為R的電阻相連.除R和A1、A2兩輪中輻條的電阻外，所有金屬的電阻都不計.整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與轉軸平行.現將P釋放，試求P勻速下落時的速度.
(25分)圖示為一固定不動的絕緣的圓筒形容器的橫截面，其半徑為R，圓筒的軸線在O處.圓筒內有勻強磁場，磁場方向與圓筒的軸線平行，磁感應強度為B.筒壁的H處開有小孔，整個裝置處在真空中.現有一質量為m、電荷量為q的帶電粒子P以某一初速度沿筒的半徑方向從小孔射入圓筒，經與筒壁碰撞后又從小孔射出圓筒.設：筒壁是光滑的，P與筒壁碰撞是彈性的，P與筒壁碰撞時其電荷量是不變的.若要使P與筒壁碰撞的次數最少，問：
1.P的速率應為多少？
2.P從進入圓筒到射出圓筒經歷的時間為多少？
(25分)圖中正方形ABCD是水平放置的固定梁的橫截面，AB是水平的，截面的邊長都是l.一根長為2l的柔軟的輕細繩，一端固定在A點，另一端系一質量為m的小球，初始時，手持小球，將繩拉直，繞過B點使小球處于C點.現給小球一豎直向下的初速度v0，使小球與CB邊無接觸地向下運動，當
，分別取下列兩值時，小球將打到梁上的何處？
1.
2.
設繩的伸長量可不計而且繩是非彈性的.
(25分)從赤道上的C點發射洲際導彈，使之精確地擊中北極點N，要求發射所用的能量最少.假定地球是一質量均勻分布的半徑為R的球體，R=6400km.已知質量為m的物體在地球引力作用下作橢圓運動時，其能量E與橢圓半長軸a的關系為
式中M為地球質量，G為引力常量.
1.假定地球沒有自轉，求最小發射速度的大小和方向(用速度方向與從地心O到發射點C的連線之間的夾角表示).
2.若考慮地球的自轉，則最小發射速度的大小為多少？
3.試導出。
1．C 2．B 3．D 4．C 5．A 6．C D 7．C D 8．A D 9．ABC
10．（10分）（1）（6分）10.501（10.500-10.502） 10.155 （2）（4分） A C
11．（1）3.0(2.6―3.4)
（2分）
（2）如圖所示（2分） a＝1/(
（3）實驗前未平衡摩擦力 （2分）
（4）砂和砂桶質量、木塊的質量、以及對應的加 速度 偏大（4分）
12．（12分）解析：（1）第一秒內的位移：s1=
gt12 （t1=1s） …………2分
前2s內的位移：s2=gt22 （t2=2s）…………2分
=
（2）最后兩秒內的平均速度
=
根據平均速度等于中間時刻的速度，設小球下落的總時間為t，可得
=g（t-1）
…………2分
下落高度h=gt2
…………1分
解得：h=
13．（12分）解析：（1）整體法分析有：2FN=（M+
即FN=M g+mg
…………1分
由牛頓第三定律得：小環對桿的壓力FN‘=M g+mg
…………2分
（2）研究M得 2FTcos300=Mg …………2分
臨界狀態，此時小環受到的靜摩擦力達到最大值，則有
2FTsin300=μFN …………2分
解得：動摩擦因數μ至少為 μ=
…………2分
14．（12分）解析：（1）F2cos300=mg …………2分
解得：F1=
…………1分
F2= 
…………1分
（2）當F與CO垂直時，F最小，即F=mgsin300 …………3分
F最小=mg
…………3分
15．（15分）（1）設經過時間t，甲追上乙，則根據題意有vt－vt/2＝
將v＝
又 v＝at …………1分
解得：a＝
在追上乙的時候，乙走的距離為s
則：s＝at2/2 …………1分
代入數據得到s＝
所以乙離接力區末端的距離為∆s＝
（2）由題意可知，乙的加速度越大，在完成交接棒時走過的距離越長．當在接力區的邊緣完成交接棒時，乙的加速度最大 …………2分
設乙的加速度為a2
運動的時間t=
…………1分
乙加速的時間t1=
…………1分
L=a2t12+v乙（t- t1）
…………2分
a2=
m/s2=
16．（16分）（1）研究木塊m
F-μ2mg=ma1 …………2分
研究木板M
μ2mg-μ1（mg+Mg）=Ma2 …………2分
L=a1t2-a2t2
…………2分
解得：t=1s …………2分
（2）當F≤μ1（mg+Mg）時，f=0N …………2分
當μ1（mg+Mg）<F≤10N時，M、m相對靜止
則有：F-μ1（mg+Mg）=（m+M）a
f=ma
即：f=
-1（N）
…………2分
當10N <F時，m相對M滑動，此時摩擦力f=μ2mg=4N …………2分
…………2分
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