使上式成立的θ角满足,这里θ0是题中所定义的临界角,即当时,不管拖杆方向用多大的力都推不动拖把。临界角的正切为。
25.(18分)
解析】粒子在磁场中做圆周运动。设圆周半径为r,由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得。
式中v为粒子在a点的速度。
过b点和o点作直线的垂线,分别于直线交于c和d点。由几何关系,线段、和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出)围成一正方形。因此。
设。由几何关系得。
联立式得。再考虑粒子在电场中的运动。设电场强度的大小为e,粒子在电场中做类平抛运动。设其加速度大小为a,由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得。
qe=ma粒子在电场力方向和直线方向所走的距离均为r,由运动学公式得。
r=vt式中t是粒子在电场中运动的时间。联立①⑤⑥式得。
二)选考题:共45分。
33.[物理——选修3-3](15分)
1)a、c、e
解析】(i)在打开阀门s前,两水槽水温均为t0=273k。设玻璃泡b中气体的压强为p1,体积为vb,玻璃泡c中气体的压强为pc,依题意有。
式中δp=60mmhg,打开阀门s后,两水槽水温仍为t0,设玻璃泡b中气体的压强为pb。依题意,有。
玻璃泡a和b中气体的体积为。
v2=va+vb
根据玻意耳定律得。
p1vb=pbv2
联立①②③式,并代入题给数据得。
(ii)当右侧水槽的水温加热至时,u形管左右水银柱高度差为δp。玻璃泡c中气体的压强为。
玻璃泡c的气体体积不变,根据查理定理得。
联立②⑤⑥式,并代入题给数据得。
34.[物理——选修3-4](15分)
1)(6分)正向 0.8
2)(9分)
解析】如图,考虑从玻璃立方体中心o点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有。
式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。
现假设a点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在a点刚好发生全发射,故。
设线段oa在立方体上表面的投影长为ra,由几何关系有。
式中a为玻璃立方体的边长。由①②③式得。
由题给数据得。
由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为ra的圆。所求的镀膜面积与玻璃立方体的表面积s之比为。
由式得。35.[物理——选修3-5](15分)
1)(6分)(或中子) 17.6
2)(9分)
解析】(i)设球b的质量为m2,细线长为l,球b下落至最低点、但未与球a相碰时的速率为v,由机械能守恒定律得。
式中g是重力加速度的大小。设球a的质量为m1;在两球碰后的瞬间,两球共同速度为,以向左为正。由动量守恒定律得。
设两球共同向左运动到最高处时,细线与竖直方向的夹角为θ,由机械能守恒定律得。
联立①②③式得。
代入题给数据得。
(ii)两球在碰撞过程中的机械能损失是。
联立式,q与碰前球b的最大动能之比为。
联立式,并代入题给数据得。
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