高中物理5星難度題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)11.如圖所示，電荷均勻分布在半球面上，它在這半球的中心O處電場強度等于E0.兩個平面通過同一條直徑，夾角為，從半球中分出一部分球面，試求所分出的這部分球面上(在“小瓣”上)的電荷在O處的電場強度E.答案:由稱性考慮，球面上的電荷在O點產(chǎn)生的電場分布如圖所示，所以分出的這部分球上電荷在O處的場強28.兩個帶正電的點電荷，帶電量都是Q，固定放置在圖中的x軸上A、B兩點處，距原點O的距離都為r.若在原點處放置另一個點電荷，其帶電量大小為q，質(zhì)量為m.(1)當(dāng)限制點電荷q只能

2、在哪些方向上運動時，它在O處才是穩(wěn)定的?(2)討論在這些方向上受擾動后，它的運動情況.答案:(1)如圖所示的陰影區(qū)域內(nèi)是穩(wěn)定的，其中=54.7；若q為負(fù)電荷，結(jié)論相反(2)作簡諧運動，當(dāng)q為正電荷，其周期為；若為負(fù)電荷，則其周期為29.如圖所示，有一個均勻帶電球體，球心為O，半徑為R，電荷體密度為，球內(nèi)有一個球形的空腔，半徑為R，OO的距離為a.(1)求O處的場強E.(2)求證空腔內(nèi)場強處處相同.答案:(1)4ka/3(2)略32.如圖所示，兩個同心的半球面相對放置，半徑大小分別為R1和R2，都均勻帶電，電荷而密度分別為1和2.求大球底面直徑AOB上的電勢分布.答案:20.在靜電復(fù)印機罩，常用

3、如圖的電路來涮節(jié)A、C兩板間電場強度的大小，從而用來控制復(fù)印件的顏色深淺.在操作時，首先對由金屬平板A、B組成的平行板電容器充電，該電容器的B板接地，A、B板間填充有介電常數(shù)為的電介質(zhì)，充電后兩板間的電勢差為U.而后，斷開該充電電源.將連接金屬平板C和可調(diào)電源的電鍵S閉合.這樣，A、C兩板間的電場強度將隨可調(diào)電源的電動勢的變化而得以調(diào)節(jié).已知C板與A板很近，相互平行，且各板面積相等.A、B板間距離為d1，A、C板間距離為d2，A、C板間空氣的介電常數(shù)取為1.試求:當(dāng)電源的電動勢為U0時，A、C兩板問某點P處的電場強度.(第十三屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題)【15】答案:21.如圖所示，在真空中

4、有四個半徑為a的不帶電的相同導(dǎo)體球，球心分別位于邊長為r(ra)的正方形的四個頂點上.首先，讓球1帶電荷Q(QO)，然后取一細(xì)金屬絲，其一端固定于球1上，另一端分別依次與球2、3、4、大地接觸，每次接觸時間都足以使它們達到靜電平衡.設(shè)分布在細(xì)金屬絲上的電荷可忽略不計.試求流入大地的電量的表達式.(第十屆全國中學(xué)生物理競賽決賽試題)【15】答案:22.空間某一體積為V的區(qū)域內(nèi)的平均電場強度定義為，式中Vi為體積V內(nèi)第i個非常小的體積(稱為體積元)，為第i個體積元內(nèi)的場強(只要體積足夠小，可以認(rèn)為其中各點的場強的大小和方向都相同).為累加號，例如:.今有一半徑為a的原來不帶電的金屬球，現(xiàn)使它處于電

5、量為q的點電荷的電場中.點電荷位于金屬球外，與球心的距離為R.試汁算金屬球表面的感應(yīng)電荷所產(chǎn)生的電場在此球內(nèi)的平均電場強度.【15】答案:-kq/R215.如圖(a)所示，真空室中電極K發(fā)出的電子(初速不計)經(jīng)過U0=1000V的加速電場后，由小孔S沿兩水平金屬板A、B間的中心線射入，A、B板長l=0.20m，板間距離d=0.02m.加在A、B兩板問的電壓“隨時間變化的u-t圖線如圖(b)所示.設(shè)A、B間的電場可看作是均勻的，且兩板外無電場，在每個電子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi)，電場可視作恒定的.兩板右側(cè)放一記錄圓筒，筒的左側(cè)邊緣與極板右端距離b=0.15m，筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，周期T=0.2

6、0s，筒的周長s=0.20m，筒能接收到通過A、B板的全部電子.(1)以t-0時(見圖(b)，此時u=0)電子打到圓筒記錄紙卜的點作為xy坐標(biāo)系的原點，并取y軸豎直向上.試計算電子打到記錄紙上的最高點的y坐標(biāo)和x坐標(biāo)(不計重力作用).(2)在給出的坐標(biāo)紙(圖(c)上定量地畫出電子打到記錄紙上的點形成的圖線.(1997年全國高考試題)【17】答案:(1)y坐標(biāo)為2.5cm，x坐標(biāo)分別為2cm和12cm(2)圖略20.如圖所示，A、B是兩塊水平放置的互相平行的帶電金屬板，其間的電場可視為勻強電場.假設(shè)有一帶負(fù)電的微粒在a點處沿與水平成=45角的方向射出，并從此時開始計時.已知在t=0.10s時，微

7、粒到達其軌跡最高點；存t=0.30s時，微粒的動能為750eV.在以上運動過程中微粒一直處在勻強電場內(nèi)，且未與A、B相碰，試求微粒的初動能.(第八屆壘國中學(xué)生物理競賽決賽試題)【15】答案:300eV7.飛船沿半徑為R的圓周繞地球運轉(zhuǎn)，周期為T，如圖所示.如果飛船要返回地面，可在軌道上某一點A處將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運行，橢圓與地球表面在B點相切.已知地球半徑為r，則飛船由A點運動到B點所需的時間t=_.答案:(提示:運用開普勒第一定律)8.宇宙飛行器和小行星都繞太陽在同一平面內(nèi)作圓周運動，飛行器的質(zhì)量比小行星的質(zhì)量小得多，飛行器的速率為v0，小行星的軌道半

8、徑為飛行器的軌道半徑的6倍，有人企圖借助小行星與飛行器的碰撞使飛行器飛出太陽系，于是他便設(shè)計了如下方案:.當(dāng)飛行器在其圓周軌道的適當(dāng)位置時，突然點燃飛行器上的噴氣發(fā)動機，使飛行器獲得所需速度，沿圓周軌道的切線方向離開軌道.飛行器到達小行星的軌道時正好位于小行星的前緣，速度的方向與小行星在該處的速度方向相同，正好可被小行星碰撞.小行星與飛行器的碰撞是彈性正碰，不計燃燒的燃料質(zhì)量.(1)通過計算證明按上述方案能使飛行器飛出太陽系.(2)設(shè)在上述方案中，飛行器從發(fā)動機獲得的能量為E1，如果不采取上述方案而是令飛行器在圓軌道上突然點燃發(fā)動機，經(jīng)過極短時間后立即關(guān)閉發(fā)動機，于是飛行器獲得足夠的速度沿圓軌

9、道切線方向離開軌道后直接飛出太陽系，采用這種方法時，飛行器從發(fā)動機獲取的能量的最小值用E2表示，問為多少?(第十七屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試題)答案:(1)略(2)0.71(提示:設(shè)通過方案I使飛行器的速度由v0變成u0，飛行器到達小行星軌道時的速度為u，根據(jù)開普勒第二定律、能量守恒關(guān)系以及萬有引力定律和牛頓第二定律，可以用v0表示u0和u；再設(shè)小行星運行速度為V，運用萬有引力提供向心力，可用v0，表示V；再根據(jù)碰撞規(guī)律用v0表示出飛行器與小行星碰后的速度u1；再根據(jù)能量守恒算出飛行器從小行星的軌道上飛出太陽系應(yīng)具有的最小速度u2；最終得u2u1)8.如圖所示，長為L的輕細(xì)直桿一端可繞水平地面

10、上的O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，另一端固定一質(zhì)量為M的小球，桿一直靠在正方體箱子的左上角邊上，箱子的質(zhì)量為m，邊長為，桿與水平方向的夾角為.現(xiàn)將桿由=45角的位置由靜止釋放，不計一切摩擦，當(dāng)桿與水平方向的夾角=30.時，小球的運動速率v=_.【6】答案:9.如圖所示，頂桿AB可在豎直滑槽K內(nèi)滑動，其下端由凹輪M推動，凸輪繞O軸以勻角速度轉(zhuǎn)動.在圖示的瞬時，OA=r，凸輪輪緣與A接觸，法線n與OA之間的夾角為，試求此瞬時頂桿AB的速度.(第十一屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題)【5】答案:rtan10.如圖所示，兩條位于同一豎直平面內(nèi)的水平軌道相距為h，軌道上有兩個物體A和B，它們通過一根繞過定滑輪O的不

11、可伸長的輕繩相連接，物體A在下面的軌道上以勻速率v運動，在軌道間的繩子與過道成30角的瞬間，繩子BO段的中點處有一與繩子相對靜止的小水滴P與繩子分離，設(shè)繩子長BO遠(yuǎn)大于滑輪直徑，求:(1)小水滴P脫離繩子時速度的大小和方向.(2)小水滴P離開繩子落到下面軌道所需要的時間.(第十五屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試題)【10】答案:(1)(2)11.如圖所示，從離地面的高度為h的固定點A，將甲球以速度v0拋出，拋射角為，若在A點前力適當(dāng)?shù)牡胤椒乓毁|(zhì)量非常大的平板OG，讓甲球與平板作完全彈性碰撞，并使碰撞點與A點等高，則當(dāng)平板傾角為恰當(dāng)值時，甲球恰好能回到A點.另有一小球乙，在甲球自A點拋出的同時，從A點

12、自由落下，與地面作完全彈性碰撞.試討論v0、應(yīng)滿足怎樣的一些條件，才能使乙球與地面碰撞一次后與甲球同時回到A點.(第十三屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題)【15】答案:A球沿原路徑返回:；A球沿另一路經(jīng)返回:21.1997年8月26日在日本舉行的國際天文學(xué)大會上，德國MaxPlanck學(xué)會的一個研究小組宣布了他們的研究成果:銀河系的中心可能存在一個大黑洞，他們的根據(jù)是用口徑為3.5m的天文望遠(yuǎn)鏡對獵戶座中位于銀河系中心附近的星體進行近六年的觀測所得的數(shù)據(jù).他們發(fā)現(xiàn)，距離銀河系中心約60億千米的星體正以2000kms的速度圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn).根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，試在經(jīng)典力學(xué)的范圍內(nèi)(見提示)，通過計算確

13、認(rèn)如果銀河系中心確實存在黑洞的話，其最大半徑是多少?引力常數(shù)G=6.6710-20km3(kgs2)提示:黑洞是一種密度極大的天體，其表面的引力是如此之強，以至于包括光在內(nèi)的所有物質(zhì)都逃脫不了其引力作用.計算中可以采用拉普拉斯經(jīng)典黑洞模型，在這種模型中，在黑洞表面上的所有物質(zhì)，即使初速度等于光速c也逃脫不了其引力的作用.(第十六屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題)【10】答案:5.310513.如圖所示，輕質(zhì)長繩水平地跨存相距為2L，的兩個小定滑輪A、B上，質(zhì)量為m的小物塊懸掛在繩上的O點，O與A、B兩滑輪的距離相等，在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力F=mg，先托住物塊，使繩處于水平拉直狀態(tài)，

14、由靜止釋放物塊，在物塊下落過程中，保持C、D兩端力F不變.問:(1)當(dāng)物塊下落距離h為多大時，物塊的加速度為零?(2)存物塊下落上述距離的過程中克服C端恒力F做功W為多少?(3)物塊下落過程中最大速度和最大距離H各為多少?答案:(1)物塊下落時受到三個力的作用:重力mg、繩AO、BO的拉力F.當(dāng)兩繩拉力的向上合力R等于重力mg時，三力互成120夾角.由右圖可知，下落距離(2)物塊下落h時，C、D兩端上升距離，所以物塊克服C端恒力F做功(3)物塊下落h時的速度是最大速度.根據(jù)做功與動能變化的關(guān)系得最大速度，當(dāng)物塊下落最大距離H時，C、D兩端上升的距離為，而由動能定理:得14.如圖所示，質(zhì)量均為m

15、的兩個小球固定在長度為l的輕桿兩端，直立在相互垂直的光滑墻壁和地板交界處.突然發(fā)生微小的擾動使桿無初速倒下，求當(dāng)桿與豎直方向成角時，A球?qū)Φ淖饔昧?答案:如圖所示，開始桿以A球為中心，桿長l為半徑運動，所以，根據(jù)機械能守恒定律，由以上二式可得，則桿對墻的作用力為31.長度為L的矩形板，以速度v沿光滑水平面上平動時，垂直滑向?qū)挾葹閘的粗糙地帶.板從開始受阻到停下來所經(jīng)過路程為s，而lsL.求板面與粗糙地帶之間的動摩擦因數(shù).【10】答案:32.一粗細(xì)均勻的鐵桿AB長為L，橫截面積為S，將桿的全長分為n段，豎直插入水中，求第n段鐵桿浸沒于水中,浮力所做功的大小.【10】答案:33.將放在地上的木板

16、繞其一端沿地面轉(zhuǎn)動角，求摩擦力所做的功.已知木板長度為L，質(zhì)量為M，木板與地面間的摩擦因數(shù)為.【5】答案:34.一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ提升井中質(zhì)量為m的物體，如圖所示.繩的P端拴在車后的掛鉤上，Q端拴在物體上.設(shè)繩的總長不變，繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計.開始時，車在A點，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左側(cè)繩繩長為H.提升物體時，車加速向左運動，沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C.設(shè)A到B的距離也為H，車過B點時的速度為vB，求在車由A移到B的過程中，繩Q端的拉力對物體所做的功.【8】答案:35.如圖(a)所示，把質(zhì)量均為m的兩個小鋼球用長為2L的線連接，放在光滑的

17、水平面上.在線的中央作用一個恒定的拉力，其大小為F，其方向沿水平方向且與開始時連線的方向垂直，連線非常柔軟且不會伸縮，質(zhì)量可忽略不計.試問:(1)當(dāng)兩連線的張角為2時，如圖(b)所示，在與力F垂直的方向上鋼球所受的作用力是多大?(2)鋼球第一次碰撞時，在與力F垂直的方向上鋼球的對地速度為多大?(3)經(jīng)過若下次碰撞，最后兩個鋼球一直處于接觸狀態(tài)下運動，則由于碰撞而失去的總能量為多少?【10】答案:(1)(2)(3)Fl16.如圖所示,質(zhì)量分別是mA和mB的兩木塊A和B,固定在勁度系數(shù)為k的輕彈簧的兩端,豎直地放置在水平桌面上.用一豎直向下的作用力壓在A上,使A靜止不動,然后突然撤去此作用力.要使

18、B離開桌面,此豎直向下的作用力至少應(yīng)為多大?【10】答案:(mA+mB)g26.如圖所示,小球質(zhì)量為m,用長為l的細(xì)繩懸掛在一枚細(xì)釘上,用一大小為F的水平恒力拉球,至細(xì)繩偏轉(zhuǎn)角度為(90)時撤去F,如在運動中繩子始終處于伸直狀態(tài).求:(1)小球能上升的最大高度.(2)小球又回到最低點時,細(xì)繩上張力的大小.【4】答案:(1)當(dāng)時,;當(dāng)時,h=2l(2)mg+2Fsin40.如圖所示,質(zhì)量為M的圓環(huán),用一根細(xì)線懸掛著.另有兩個質(zhì)量為m的帶孔小球.可穿在環(huán)上兀摩擦地滑動.當(dāng)兩球同時由圓環(huán)頂部放開,并沿相反方向滑下時,小球與圓心連線與豎直方向的夾角為0.(1)在圓環(huán)不動的條件下.求懸線的張力T隨的變化規(guī)律.(2)小球與圓環(huán)的質(zhì)量比m/M至少為多大時圓環(huán)才可能上升?【12】答案:(1)T=Mg+2mg(3cos2-2cos)(2)41.如圖所示,一輕繩通過無摩擦的定滑輪與放在傾角為30的光滑斜向上的物體m1連接,另一端和套在光滑豎直桿上的物體m2連接,圖中定滑輪到豎直桿的距離為m,又知