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全国卷 3
2、 选择题:本题共8小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第14~17题只有一项符合题目要求,第18~21题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
14.用频率为ν的紫外线分别照射甲、乙两块金属,均可发生光电效应,此时金属甲的遏止电压为U,金属乙的遏止电压为U。若金属甲的截止频率ν甲=ν,金属乙的截止频率为ν乙,则ν甲∶ν乙为( )
A.2∶3 B.3∶4 C.4∶3 D.3∶2
【答案】C
【解析】设金属甲的逸出功为W甲,逸出的光电子的最大初动能为Ek甲,金属乙的逸出功为W乙,逸出的光电子的最大初动能为Ek乙,由爱因斯坦光电效应方程,对金属甲,Ek甲=hν-W甲,而Ek甲=eU,W甲=hν甲,ν甲=ν;对金属乙,Ek乙=hν-W乙,而Ek乙=eU,W乙=hν乙,联立解得ν甲∶ν乙=4∶3,C正确。
15.如图所示,半圆形容器固定在地面上,容器内壁光滑,球A和球B放在容器内,用水平力作用在球A上,使球A的球心与半圆形容器的球心在同一竖直线上,容器半径、球A半径、球B半径之比为6∶1∶2,球B的质量为m,两球质量分布均匀,重力加速度为g,整个系统始终静止。则推力F的大小为( )
A. B. C.mg D.mg
【答案】A
【解析】受力分析如图所示,设A球的半径为r,则有OA=5r,OB=4r,AB=3r,即△OAB是直角三角形,根据力的平衡可知,球B对球A的压力F2=mgsin 37°=mg,由于A球受力平衡,则有F=F2cos 37°=,故选A。
16.我国研制的全球首颗搭载主动激光雷达的大气环境监测卫星,将于2021年7月出厂待发射。与地球同步轨道卫星(图中卫星1)不同,大气环境监测卫星(图中卫星2)是轨道平面与赤道平面夹角接近90°的卫星,一天内环绕地球飞14圈,运行轨道均视为圆。下列说法正确的是( )
A.卫星1的周期小于卫星2的周期
B.卫星1与卫星2距离地面高度相同
C.卫星1的速度小于卫星2的速度
D.卫星1的向心加速度大于卫星2的向心加速度
【答案】C
【解析】由题意知卫星1的周期为24h,大于卫星2的周期,故A错误;根据T=2π,半径r越大,周期越大,故卫星2的轨道半径小于卫星1的轨道半径;卫星1离地高度大于卫星2距离地面高度,根据v=,可知卫星2的速度大于卫星1的速度,故B错误,C正确;根据a=,可知卫星1的向心加速度小于卫星2的向心加速度,故D错误。
17.如图,在直角坐标系xOy平面内,O(0,0)、P(a,0)两点各放置一点电荷,其中P点的电荷量为-q,Q(0,a)点电场强度沿x轴正方向,则下列判断正确的是( )
A.O点电荷带负电,且电荷量为q
B.O点电荷带正电,且电荷量为2q
C.在x轴上P点右侧某点电场强度为零
D.从P点沿x轴正方向电势越来越高
【答案】D
【解析】分析可知O点电荷带正电,故AC错误;由题意Q点电场强度沿x轴正方向,可得EOy=EPy,即,解得q′=q,故B错误;由于电势沿电场线方向降低,P点电荷带负电且电荷量较大,则P点右侧电场线沿x轴负方向,则沿x轴正方向电势越来越高,故D正确。
18.如图所示,一质量m=1 kg的小物块(可视为质点)从高H=12 m处的A点由静止沿光滑的圆弧轨道AB滑下,进入半径r=4 m竖直圆环轨道,与圆环轨道的动摩擦因数处处相同,当到达圆环轨道的顶点C时,小物块对圆环轨道的压力恰好为零。之后小物块继续沿CFB滑下,进入光滑轨道BD,且到达高度为h的D点时速度为零,g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.小物块在圆环最高点时的速度为2 m/s
B.小物块在圆环最高点时的速度为 m/s
C.h的值可能为6.5 m
D.h的值可能为8.5 m
【答案】AD
【解析】小物块在圆环最高点时有,解得vC=2 m/s,所以A正确,B错误;BEC过程克服摩擦力做的功为W1=mg(H-2r)-mvC2=20 J,CFB过程克服摩擦力做的功为W2,因该过程小物块与轨道的平均压力小于BEC过程,则摩擦力也小,则有0<W2<W1,CFBD过程,由动能定理得-mg(h-2r)-W2=-mvC2,解以上各式得8 m<h<10 m,所以D正确,C错误。
19.如图甲,一质量为m的小物块以初动能Ek向右滑上足够长的水平传送带上,传送带以恒定速度逆时针转动,小物块在传送带上运动时,小物块的动能Ek与小物块的位移x关系Ek-x图像如图乙所示,传送带与小物块之间动摩擦因数不变重力加速度为g。则( )
A.小物块与传送带之间的动摩擦因数为
B.从小物块开始滑动到与传送带达到共同速度所需时间为
C.整个过程中物块与传送带间产生的热量为
D.整个过程中传送带电动机多