一、 解:已知r=3m,,質點做圓周運動
(1)由1分)
得 (1分)
而 (1分)
質點做圓周運動,當其總加速度恰好與半徑成45o 角時,有
即2分)
得 (負值捨去1分)
或者 (2分)
1分)2分)
1分)(2)在1s內,質點所經過的路程為:
1分)1分)
在1s內,質點所經過的角位移為:
1分)1分)
或者1分)
1分)二、 解:設球體積為v,空氣壓強p0
(或) (2分)
(3分)
(2分)
2分)1分)
三、 解:設電容器內球帶電量為q,外球帶電量為-q
由高斯定理可知
2分)2分)
1分)代入資料
2分)兩個電介質串聯,總電容為
1分)2分)
2分)四、 解:(1)
費馬原理:光從空間的一點到另一點是沿著光程為極值的路徑傳播的2分)
如圖所示,假想有一束光從a點出發,經橢圓上某點c反射到達b點,則光線的實際路徑acb取的即為極小值。由反射定律,ac與c點法線的夾角i等於bc與法線的夾角i』,若以反射點c作為發電站位置則輸電線acb最短3分)
(2)如圖所示,假設ac』b為可能的光線從的路徑(c』為反射點)。做b點關於反射面得對稱點b』,則ac』b路徑長度即為ac』b』路徑的長度。顯然,當反射點與a、b』三點共線時(此時反射點即為圖中c點)的路徑長度最短。
根據費馬原理,c點即為實際的反射點,acb為光線的實際路徑3分)
由圖看出,,此即光的反射定律2分)
注:題目要求利用費馬原理選址,若僅憑數學方法求極值不能給分。此外,費馬原理的表述也有多種形式,只要基本思想正確即可給分。例如,費馬原理還可有如下表述:
兩點間光線的實際路徑是光程(或:所需的傳播時間)為平穩路徑。
在光線的實際路徑上,光程的變分等於0:
光沿光程值為最小、最大或常量的路徑傳播。
五、 解:(1)o光在表面發生全反射:
1分)2分)
(2)e光發生折射:
1分)2分)
(3)o光平行於紙面振動2分)
e光垂直於紙面振動2分)
六、 解:從開始考試到發出訊號,命題老師測得2小時為原時,即小時
監考老師測得此段時間為4分)
監考老師測得訊號發出地距自己2分)
從訊號發出至其收到訊號時間間隔2分)
所以監考老師測得考試時間 (1分)
代入資料小時1分)
七、 解:(1)考慮一粒子沿x方向動量不確定量為,座標不確定量為
其能量不確定度為2分)
時間不確定度為
將兩式相乘的2分)
(2)根據相對論能量和動量關係式,得其動量不確定量為:
2分)座標不確定度為2分)
將兩式相乘的2分)
八、 解:(1)當開關閉合時,液體中有從a到b方向的電流,且容器處於均勻磁場b中,因觀測到左管的液面高於右管,說明在液面內部將產生壓強,依據以上條件與實驗觀測結果,可得:根據左手(右手)定則可知,液體將應受到向左的安培力作用,並可判斷出均勻磁場b的方向。
(可參考正檢視)(因圖、文分析均可得出相關結論,所以可認可其不同的回答形式3分)
(2)令容器內部高為l、厚為d,左右兩管液面高度差為h;則由於安培力作用產生的壓強為3分)
因兩管的液體處於平衡狀態,因此有2分)
所以解得2分)
九、 解:
如圖,夾角為時,由轉動定律
所以質心切向加速度1分)
由動能定理得
質心法向加速度1分)
由質心運動定理
2分)脫離時應有1分 )
即1分)
(22分)
脫離後角速度不變1分)
帶入並考慮到可得
其中可得
帶入可得1分)
一十、 解由圖分析可知
解法一:
放熱 (2分)
放熱 (2分)
吸熱 (4分)
2分)解法二:淨功4分)
吸熱4分)
2分)十
一、解:角動量守恆3分)
解得1分)
摩擦力矩3分)
動能定理2分)
解得1分)
十二、解:或(每公升高12m氣壓降低1公釐汞柱【133.28pa3分)
z=909m1分)
2分)1分)
1分)1分)
向東1分)
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