高考物理证明题.docx
《高考物理证明题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理证明题.docx（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
高考物理证明题
高考物理证明题
LT
kx0＝mg……………
（1）
若将振子由平衡位置O向下拉一段位移x到达A时，然
后松手，振子将在竖直方向上振动起来。
其振动范围是以平衡
位置O为中心，向上、向下的最大位移都是x。
取在平衡位置
O下方的任意位置A为例，此时振子所受回复力为F,位移为x’.
F＝mg－k（x0＋x＇）……………
（2）
（1）、
（2）得：
F＝kx0－k（x0＋x＇）＝－kx＇
故：
弹簧振子在竖直方向上的振动是简谐运动。
9如图1和2所示装置中，小球的运动是振动、是简谐运动吗？
图中接触面均光滑。
解析:
图1中,从能量角度考虑,小球将在斜面AB与BC上往复运动,是机械振动.小球在AB
斜面上的运动.受重力和斜面弹力作用:
在垂直斜面方向上,重力的分力Gcosα与斜面弹力N平衡;在平行斜面方向上,只有重力的分力Gsinα沿斜面AB向下,为恒力,不随小球相对于B点的位移变化而变化.同理,小球在斜面BC上运动时,其受力Gsinβ沿斜面BC向下,也为恒力,不随小球相对于B点的位移变化而变化.综合小球在ABC斜面上的受力情况.不满足F回=-kx的关系,故不是简谐运动.图2中,从能量角度考虑,小球将在斜面AB与BC上往复运动,是机械振动.小球在光滑圆弧形凹槽中运动,受重力和凹槽弹力作用:
在凹槽半径R方向,弹力N与重力的分力Gcosθ提供向心力;在轨道切线方向上,重力的分力Gsinθ提供回复力.即:
F回=Gsinθ,当θ≤5O时,sinθ≈θ.弦
弧││,小球相对于平衡位置的位移
x=
││=s=Rθ,则F回=Gsinθ≈Gθ≈
.
对指定的小求和凹槽轨道,m、R均为定值,故
为一不变的常量,再考虑到回复力F回与振
动物体相对于平衡位置的位移x方向相反,则F回=-kx。
故当θ≤5O时,小球的运动是简谐运动.
10、截面为S，长为l的均匀木棍竖直浮在水面上。
静止时，它浸入水中的部分长度为
l0，现将木棍稍向上提起，然后松手。
试证明：
松手后，木棍做简谐运动（水的阻力忽略不计）。
解析：
以木棍为研究对象，木棍受到浮力和重力的作用，木棍处于平衡时，与水平相交于A点。
取A点为平衡位置（为什么？
）取向上方向为正方向，如图3。
根据牛顿第二定律，当木棍静止在水面时有：
ρ木lsg－ρ水l0sg＝0…………
（1）
若木棍偏离平衡位置x，木棍所受合力：
F合＝F浮－mg＝ρ水（l0－sg）－ρ木lsg……
（2）
（1）
（2）联解：
F合＝－ρ水sgx
设ρ水sg＝k，则有：
F合＝－kx。
根据简谐于运动的定义，木棍在水面上下的振动是简谐运动。
11.推导单摆的周期公式
12推导弹性势能的表达式E=0.5KX2
13证明平行板电容器储存电场能的表达式E=0.5CU2
14证明沿平行板电容器中轴线射入的带电粒子由另一端射出好像是由中间直线射出
15.现今测定电子荷质比e/m的最精确的方法之一是双电容器法.如图所示，在真空管中由阴极K发射出的电子，其初速度可忽略不计，此电子被阳极A的电场加速后穿过屏障D1上的小孔.然后顺序穿过电容器C1、屏障D2和第二个电容器C2而射到荧光屏E上，阳极与阴极间的电势差为U.在电容器C1、C2之间加有频率为f的同步交变电压，选择频率f使电子束在荧光屏上的亮点不发生偏转，试证明:
电子荷质比为
，其中l是两电容器间的距离，n为一整数.
电子经加速电场，由动能定理有
因在C 1 和C 2 上加同步交变电压，只有在交变电压等于0的时刻进入电容C 1 中，电子在C 1 中不发生偏转的才能通过屏障D 2 ，进入C 2 时的交变电压也必须等于0，因此电子在两电容器间的运动时间必须满足：
（n=1，2，3，…）
联立两式，解得：
（n=1，2，3，…）
16.如图所示是科研实验中用米使带正电粒子加速和偏转的装置，如果让氢和氦进入并电离，将得到一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物，它们经过同一电场加速后在同一电场中偏转.问它们是否会分为三股，从而到达荧光屏上后产生三个亮点?
回答中要说明理由（离子重力小计）.
答案:
粒子在离开偏转电场时，发生的横向偏移距离
与带电粒子的质量m和电量q无关，故所有粒子都打在荧光屏上同一点
17.家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列判断中正确的组合是（）.【5】
（A）通电后，其电功率先增大后减小
（B）通电后，其电功率先减小后增大
（C）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1或T2不变
（D）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1～T2的某一值不变
答案:
AD
18.
如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应.实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=kIB/d，式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下外部磁场的作用使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电量为e.回答下列问题:
（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A’的电势（选填“高于”、“低于”或“等于”）.
（2）电子所受的洛伦兹力的大小为________.
（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________.
（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k=1/ne，其中n代表导体单位体积中电子的个数.（全国高考理科综合试题）
19.推导安培力是洛伦兹力的总和
20..磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫作能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，“是磁导率，在空气中μ为一已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△l，并测出拉力F，如图所示.因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=________.（上海高考试题）
答案:
20高能粒子加速器——北京正负电子对撞机是一种现代的新型加速器.正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示（俯视图）,位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管是正负电子作圆周运动的“容器”,经过加速器加速后的正负电子被分别引入该管道时,具有相等的速率v,它们沿管道向相反的方向运动.在管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁,即图中的A1、A2、A3、…An,共n个,均匀分布在整个圆环上,每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场,并且磁感应强度都相同,方向竖直向下,磁场区域的直径为d.改变电磁铁内电流的大小,就可以改变磁场的磁感应强度,从而改变电子偏转的角度.经过精确的调整,首先实现电子在环行管道中沿图（a）中粗虚线所示的轨迹运动,这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端,如图（b）所示.这就为进一步实现正负电子对撞做好了准备.
（1）试确定正负电子在管道内各自的旋转方向.
（2）已知正负电子的质量都是m、所带电荷都是元电荷e,重力可不计.求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小.
答案:
（1）正电子逆时针方向,负电子顺时针方向
（2）
22.
.如图所示,矩形管长L、宽为d、高为h,上下两平面是绝缘体,相距为d的两侧面是导体,并用粗导线MN相连.令电阻率为ρ的水银充满管口,源源不断地流过该矩形管.已知水银匀速通过管子的速度与管子两端的压强成正比,且当管两端压强差为p时,水银的流速为v0.今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B（图中未画出）.待稳定后,求水银在管中的流速.
答案:
23.
.电磁流量计如图所示,用非磁性材料做成的圆管道,外加一匀强磁场.当管道中导电液体流过此区域时,测出管壁上a、b两点间的电动势为ε,就可知道管中液体的流量Q,即单位时间内流过管道横截面的液体体积（m3／s）.已知管道直径为D,磁场的磁感应强度为B,则Q与ε间的关系为________.（全国高考试题）
答案:
24.氢原子的结构，已知Rn=n2R1取无穷远为零势能面，电势能的表达式Ep=-kee/r,
推导E1=-kee/2r
推导En=E1/n2
升级会员 