精品解析：上海市建平中学2023-2024学年高三下学期期中考试物理试卷

2023学年第二学期建平中学高三下期中考试 物理试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写学校、班级、姓名。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；标注“单选”的选择类试题，每小题只能选一个选项；标注“不定项”的试题，每小题应选1-2个选项。 4、本试卷标注“计算”“简答”“论证”等试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、洗衣机 洗衣机是我们家庭中常用的家用电器。市场上在售的洗衣机大致可以分为两类，一类是滚筒洗衣机，一类是波轮洗衣机。两种洗衣机都具有脱水功能。如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水目的。运行脱水程序时，滚筒受电机控制，可以认为是在匀速转动，所以可以认为湿衣服是在竖直平面内贴着滚筒做匀速圆周运动。波轮洗衣机中的脱水桶如图乙所示，在脱水时可以认为湿衣服紧贴在筒壁上随筒做匀速圆周运动。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 滚筒洗衣机中衣物做匀速圆周运动所需的向心力由衣服所受重力提供 B. 滚筒洗衣机中衣物做匀速圆周运动所需的向心力由摩擦力提供 C. 在滚筒洗衣机运行洗涤程序时，不论滚筒转速是多大，衣服都随滚筒一起在竖直面做匀速圆周运动 D. 滚筒洗衣机中湿衣服中的水珠在衣服随滚筒运动到最低点时容易被甩出 2. 若波轮洗衣机在运行脱水程序时，有一个质量的硬币被甩到筒壁上，随筒壁一起做匀速圆周运动，脱水转速，脱水桶的直径，。硬币做匀速圆周运动的角速度为___________，向心加速度为___________。 3. 如图所示为某品牌自动洗衣机的控水装置，洗衣缸的底部与控水装置的竖直均匀细管连通，细管的上端封闭并接有一压力传感器。当洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀关闭，实现自动控水的目的。图甲、图乙分别为洗衣缸进水前、后的示意图。假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度，当空气柱被压缩到时压力传感器使洗衣机停止进水。假设细管内的空气可视为理想气体，洗衣机进水过程中，控水装置内的温度始终保持不变。已知大气压强为，水的密度，。则： （1）洗衣缸进水过程中细管内空气分子的平均动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），细管内空气需要___________（选填“吸热”、“放热”或“绝热”）； （2）（计算）求进水结束后洗衣缸内水位高度_______。 4. 如图（a）是家用波轮式洗衣机的基本构造，主要由洗徐筒、波轮、电动机和注水口等部件组成。将脏衣物放入洗涤筒内，注水口注入标定水量，加入适量洗涤剂后，启动电动机带动波轮旋转，搅动衣物进行洗涤。已知某品牌洗衣机洗涤筒的内径为r，波轮中心附近是一圆形水平平台，平台与注水口在竖直方向上的高度差为h；水平的注水口位于洗涤筒边缘的正上方，切口与洗涤筒内壁边在同一竖直线上，内孔宽高分别为和；水的密度为，当地重力加速度为g不计空气阻力。 （1）（计算）某次注水口满水注入时，水柱恰好打在波轮的中心上（洗涤筒排水口已打开），求水柱打到波轮前瞬间的横截面积。 （2）（计算）水柱冲击波轮平台后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周散开，则水在竖直方向上对波轮平台的冲击力是多少？ （3）（论证）往洗涤筒内注入一定量的水，并在电机驱动下以恒定角速度转动，稳定后水面会形成一个凹面。图（b）是某人用一碗状光滑凹槽模拟水的凹面，当凹槽以恒定的角速度心转动时，往槽面任意位置上放很小的小球，小球都能随凹槽转动而不发生相对滑动。图（c）是以槽底中点为原点描绘出的槽面曲线（水平、竖直），要达到上述要求，则曲线上任意点的切线斜率须满足什么条件？ 二、液体 溪水潺潺地流着，雨滴顺着屋檐低落，饮料瓶里的汽水冒气泡…液体几乎在生活中任何地方都能见得到，在物理学中，它也具有很多意义… 5. 某同学猜想影响流体阻力因素有三种，分别是物体相对于流体的速度、物体的横截面积和物体的形状。现在要设计实验验证猜想，应该采用___________研究方法。 6. 如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在稳压电源（输出恒定电压）的两极上，然后在玻璃皿中放入导电液体，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上。下列说法中错误的是（　　） A. 判断通电液体在磁场中受力方向应使用右手定则 B. 导电液体电阻率越大，旋转效果越明显 C. 液体将逆时针旋转（从上向下看） D. 只改变磁场方向，液体旋转方向不变 7. （简答）分别写出固体，液晶，液体的特征（1个即可） 8. 随着科技进步、我国绝大部分品牌的冲锋衣都可实现面料不沾雨水功能，则该面料对雨水（ ），但是可以被油污附着，而且很难清洗，该面料对油（ ） A．浸润 B．不浸润 9. 高速旋转的网球在流体中飞行将受到垂直于气流方向的横向力的作用，球体产生横向位移，改变原来的运动轨迹，这就是马格努斯效应，研究表明，马格努斯力的大小与球在流体中飞行的瞬时速度v、球旋转的角速度ω、球半径R以及流体的密度ρ、流体与球面间的粘性有关，粘滞系数为A，其表达式为。用国际单位制写出表达式中A的单位___________。（没有单位用“无量纲”表示） 10. 粘滞性是流体内部阻碍各流体层之间相对滑动的特性，又称内摩擦。液体内部以及液体与容器壁之间均存在粘滞力（又称内摩擦力），粘滞系数是表征流体内摩擦大小的物理量。在工程机械、石油石化和医药等领域，常常需要对试样的粘滞系数进行准确测量。对于粘滞系数较大且较透明的液体，常采用落球法测量其粘滞系数。较深透明容器中盛有密度为的均匀、静止的粘性液体，液面近似为无限宽广（忽略容器壁影响），密度为、半径为的均质小球以较慢的速度在该液体中下落（无转动），其受到的粘滞阻力满足斯托克斯公式：，上式中为小球的运动速度，即为该液体的粘滞系数。在液面处以静止状态释放小球，小球下落初段为变速运动，最终会趋于收尾速度。请给出小球下落过程速度的表达式（含，时间，和重力加速度）___________（可不化简）。 11. 若用落球法测量甘油的粘滞系数时，测得小球的直径为，小球的密度为，小球在甘油中近似匀速下落的时间为，甘油的密度为，重力加速度为。请写出甘油的粘滞系数的计算公式___________ 12. 用落球法测量液体粘滞系数时，以下哪些因素在其他条件相同时会影响实验结果的准确性（　　） A. 小球的直径 B. 液体的温度均匀性 C. 容器的尺寸 D. 释放小球位置的上下偏差 13. （论证）通常液体的粘滞系数强烈地依赖于温度，本题图是某三种液体样品的粘滞系数与温度的关系曲线。请写出你能从图中总结出的经验规律，并对图中粘滞系数与温度关系给出一种微观解释。 14. 关于落球法测量液体粘滞系数实验的原理和可能出现的误差，下列说法中正确的是（　　） A. 小球在液体中下落时，受到的重力与浮力之差等于粘滞阻力 B. 小球在液体中下落时，应尽量选择较大的匀速区间s和较小的容器直径 C. 小球释放时，应尽量选择圆管容器截面中心位置 D. 本实验应选择表面光滑些的小球 三、跳绳 跳绳过程中，甲、乙两位同学握住绳子两端A、B近似不动，绳子绕AB连线在空中转到图示位置时，对绳子上的两个质点P和Q。 15. 作出A质点的受力情况。 16. 下列说法正确是（　　） A. P和Q的线速度相等 B. P和Q的加速度相等 C. P、Q合外力方向指向AB的中点O D. P和Q都处于失重状态 17. 一质量为m的同学计时跳绳，当地重力加速度为g，平均跳一下需用时间为T。每跳一下过程中，在空中的时间为t。该同学跳绳的最大高度是___________，跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为___________。 18. 将长约15m的铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路。面对面站的两位同学像甩跳绳那样以每秒4～5圈的频率摇荡半个回路，如图所示。观察电流计指针的摆动情况并解释原因。换一个站位方向，再试一试。两位同学沿南北方向站立还是沿东西方向站立时实验现象更明显？这是为什么呢？ 19. 跳绳比赛是一种较剧烈的运动，小明的质量为50kg，他每分钟跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间是跳跃一次所需的时间的，运动过程中测得他的心跳每分钟120次，血压平均为，已知心跳一次约输送的血液，平时心脏正常工作的平均功率为1.5W，问：（不计空气阻力，g取10m/s2） （1）该同学腾空高度为多大？ （2）他起跳时的初动能多大？ （3）他在上升过程中克服重力做功的平均功率多大？ （4）他的心脏工作时的平均功率为平时正常功率的多少倍？ 四、电磁缓冲装置 2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的神舟十三号结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分∶ （1）缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈； （2）返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。 当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。 现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为边长为，返回舱质量为，磁感应强度大小为，重力加速度为，一切摩擦阻力不计。 20. 返回舱下降过程中杆两端___________端的电势高，两端电势差为___________。 21. 下列关于电磁阻尼缓冲装置分析中正确的是（　　） A. 磁场方向反向后不能起到阻尼作用 B. 只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零 C. 只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 D. 只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 22. （计算）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度。 23. （论证）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度。 24. （计算）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热。（结果保留）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023学年第二学期建平中学高三下期中考试 物理试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写学校、班级、姓名。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；标注“单选”的选择类试题，每小题只能选一个选项；标注“不定项”的试题，每小题应选1-2个选项。 4、本试卷标注“计算”“简答”“论证”等试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、洗衣机 洗衣机是我们家庭中常用的家用电器。市场上在售的洗衣机大致可以分为两类，一类是滚筒洗衣机，一类是波轮洗衣机。两种洗衣机都具有脱水功能。如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水目的。运行脱水程序时，滚筒受电机控制，可以认为是在匀速转动，所以可以认为湿衣服是在竖直平面内贴着滚筒做匀速圆周运动。波轮洗衣机中的脱水桶如图乙所示，在脱水时可以认为湿衣服紧贴在筒壁上随筒做匀速圆周运动。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 滚筒洗衣机中衣物做匀速圆周运动所需的向心力由衣服所受重力提供 B. 滚筒洗衣机中衣物做匀速圆周运动所需的向心力由摩擦力提供 C. 在滚筒洗衣机运行洗涤程序时，不论滚筒转速是多大，衣服都随滚筒一起在竖直面做匀速圆周运动 D. 滚筒洗衣机中湿衣服中的水珠在衣服随滚筒运动到最低点时容易被甩出 2. 若波轮洗衣机在运行脱水程序时，有一个质量的硬币被甩到筒壁上，随筒壁一起做匀速圆周运动，脱水转速，脱水桶的直径，。硬币做匀速圆周运动的角速度为___________，向心加速度为___________。 3. 如图所示为某品牌自动洗衣机的控水装置，洗衣缸的底部与控水装置的竖直均匀细管连通，细管的上端封闭并接有一压力传感器。当洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀关闭，实现自动控水的目的。图甲、图乙分别为洗衣缸进水前、后的示意图。假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度，当空气柱被压缩到时压力传感器使洗衣机停止进水。假设细管内的空气可视为理想气体，洗衣机进水过程中，控水装置内的温度始终保持不变。已知大气压强为，水的密度，。则： （1）洗衣缸进水过程中细管内空气分子的平均动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），细管内空气需要___________（选填“吸热”、“放热”或“绝热”）； （2）（计算）求进水结束后洗衣缸内水位高度_______。 4. 如图（a）是家用波轮式洗衣机的基本构造，主要由洗徐筒、波轮、电动机和注水口等部件组成。将脏衣物放入洗涤筒内，注水口注入标定水量，加入适量洗涤剂后，启动电动机带动波轮旋转，搅动衣物进行洗涤。已知某品牌洗衣机洗涤筒的内径为r，波轮中心附近是一圆形水平平台，平台与注水口在竖直方向上的高度差为h；水平的注水口位于洗涤筒边缘的正上方，切口与洗涤筒内壁边在同一竖直线上，内孔宽高分别为和；水的密度为，当地重力加速度为g不计空气阻力。 （1）（计算）某次注水口满水注入时，水柱恰好打在波轮的中心上（洗涤筒排水口已打开），求水柱打到波轮前瞬间的横截面积。 （2）（计算）水柱冲击波轮平台后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周散开，则水在竖直方向上对波轮平台的冲击力是多少？ （3）（论证）往洗涤筒内注入一定量的水，并在电机驱动下以恒定角速度转动，稳定后水面会形成一个凹面。图（b）是某人用一碗状光滑凹槽模拟水的凹面，当凹槽以恒定的角速度心转动时，往槽面任意位置上放很小的小球，小球都能随凹槽转动而不发生相对滑动。图（c）是以槽底中点为原点描绘出的槽面曲线（水平、竖直），要达到上述要求，则曲线上任意点的切线斜率须满足什么条件？ 【答案】1. D 2. ①. ②. 3. ①. 不变 ②. 放热 ③. 0.42m 4. （1）；（2）；（3） 【解析】 【1题详解】 AB．滚筒洗衣机中衣物做匀速圆周运动所需的向心力由筒壁的弹力和衣服所受重力的指向圆心的合力提供，AB均错误； C．在滚筒洗衣机运行洗涤程序时，若滚筒转速较小，则衣服需要的向心力较小，衣服有可能不能随滚筒一起到达滚筒的最高点，不能随滚筒一起在竖直面做匀速圆周运动，C错误； D．滚筒洗衣机中衣服在最低点受到筒壁的支持力最大，所以湿衣服中的水珠在衣服随滚筒运动到最低点时容易被甩出，D正确。 故选D。 【2题详解】 [1]根据转速 可知角速度为 [2]向心加速度为 【3题详解】 （1）[1]温度是气体分子平均动能的量度，进水过程中，控水装置内的温度始终保持不变,则气体分子平均动能不变。 [2]进水时水位上升，细管内空气的体积减小，外界对气体做功，而温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律 外界对气体做功，则 气体内能不变，则 由此可知 即细管内气体向外放出热量。 （2）[3]对于封闭在细管中的空气，温度不变，则由玻意耳定律有 代入数据解得 设洗衣机内水位与细管中的水面高度差为，则细管中气体的压强为 则洗衣机的水位 解得 【4题详解】 （1）从出水口喷出的水的初速度为 落到波轮的中心上的水的速度： 因在水柱的任何部位，单位时间流过的体积相同，则 解得 （2）设单位时间内冲击波轮的水的质量为m，则 落到波轮上的水竖直方向的速度为 由动量定理有 解得 （3）画出小球的受力图如图： 设切线与x轴夹角为θ，则 解得 即曲线上任意点的切线斜率须满足。 二、液体 溪水潺潺地流着，雨滴顺着屋檐低落，饮料瓶里的汽水冒气泡…液体几乎在生活中任何地方都能见得到，在物理学中，它也具有很多意义… 5. 某同学猜想影响流体阻力的因素有三种，分别是物体相对于流体的速度、物体的横截面积和物体的形状。现在要设计实验验证猜想，应该采用___________研究方法。 6. 如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在稳压电源（输出恒定电压）的两极上，然后在玻璃皿中放入导电液体，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上。下列说法中错误的是（　　） A. 判断通电液体在磁场中受力方向应使用右手定则 B. 导电液体电阻率越大，旋转效果越明显 C. 液体将逆时针旋转（从上向下看） D. 只改变磁场方向，液体旋转方向不变 7. （简答）分别写出固体，液晶，液体的特征（1个即可） 8. 随着科技的进步、我国绝大部分品牌的冲锋衣都可实现面料不沾雨水功能，则该面料对雨水（ ），但是可以被油污附着，而且很难清洗，该面料对油（ ） A．浸润 B．不浸润 9. 高速旋转的网球在流体中飞行将受到垂直于气流方向的横向力的作用，球体产生横向位移，改变原来的运动轨迹，这就是马格努斯效应，研究表明，马格努斯力的大小与球在流体中飞行的瞬时速度v、球旋转的角速度ω、球半径R以及流体的密度ρ、流体与球面间的粘性有关，粘滞系数为A，其表达式为。用国际单位制写出表达式中A的单位___________。（没有单位用“无量纲”表示） 10. 粘滞性是流体内部阻碍各流体层之间相对滑动的特性，又称内摩擦。液体内部以及液体与容器壁之间均存在粘滞力（又称内摩擦力），粘滞系数是表征流体内摩擦大小的物理量。在工程机械、石油石化和医药等领域，常常需要对试样的粘滞系数进行准确测量。对于粘滞系数较大且较透明的液体，常采用落球法测量其粘滞系数。较深透明容器中盛有密度为的均匀、静止的粘性液体，液面近似为无限宽广（忽略容器壁影响），密度为、半径为的均质小球以较慢的速度在该液体中下落（无转动），其受到的粘滞阻力满足斯托克斯公式：，上式中为小球的运动速度，即为该液体的粘滞系数。在液面处以静止状态释放小球，小球下落初段为变速运动，最终会趋于收尾速度。请给出小球下落过程速度的表达式（含，时间，和重力加速度）___________（可不化简）。 11. 若用落球法测量甘油的粘滞系数时，测得小球的直径为，小球的密度为，小球在甘油中近似匀速下落的时间为，甘油的密度为，重力加速度为。请写出甘油的粘滞系数的计算公式___________ 12. 用落球法测量液体粘滞系数时，以下哪些因素在其他条件相同时会影响实验结果的准确性（　　） A. 小球的直径 B. 液体的温度均匀性 C. 容器尺寸 D. 释放小球位置的上下偏差 13. （论证）通常液体的粘滞系数强烈地依赖于温度，本题图是某三种液体样品的粘滞系数与温度的关系曲线。请写出你能从图中总结出的经验规律，并对图中粘滞系数与温度关系给出一种微观解释。 14. 关于落球法测量液体粘滞系数实验的原理和可能出现的误差，下列说法中正确的是（　　） A. 小球在液体中下落时，受到的重力与浮力之差等于粘滞阻力 B. 小球在液体中下落时，应尽量选择较大的匀速区间s和较小的容器直径 C. 小球释放时，应尽量选择圆管容器截面中心位置 D. 本实验应选择表面光滑些的小球 【答案】5. 控制变量 6. ABD 7. 见解析 8. ①. B ②. A 9. 无量纲 10. 11. 12. ABC 13. 见解析 14. CD 【解析】 5题详解】 物理学中对多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素问题转换成单因素问题。故要设计实验验证猜想，应该采用控制变量的研究方法。 【6题详解】 A．判断通电液体在磁场中受力方向应使用左手定则，故A错误； B．导电液体电阻率越大，则其电阻越大，导线效果越差，导电电流越小，而安培力 可知，导电电流越小导电液体在其旋转方向上所受安培力就越小，旋转效果越不明显，故B错误； C．根据电势高低可知电流从边缘流向中心，而器皿所在处的磁场竖直向上，根据左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，则液体将逆时针旋转（从上向下看），故C正确； D．只改变磁场方向，根据左手定则可知，导电液体所受安培力方向相反，则液体旋转方向相反，故D错误。 本题选错误的，故选ABD。 【7题详解】 固体有比较固定的体积和形状、质地比较坚硬； 液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性； 液体没有固定的形状，可以自由流动，通常受容器的形状影响。 【8题详解】 [1]冲锋衣实现面料不沾雨水功能，该功能体现了面料对雨水不浸润现象。 故选B。 [2]冲锋衣可以被油污附着，而且很难清洗，该功能体现了该面料对油的浸润现象。 故选A。 【9题详解】 在国际单位制中 中，单位是kg，可看作质量m，向心加速度 则就是加速度，则原式可写作 F=Ama 则在国际单位制中A是一个没有单位的比例系数。即A的单位为无量纲。 【10题详解】 小球进入透明液体后，根据牛顿第二定律有 即 整理可得 两边积分可得 初始条件为（t=0,v=0）代入可得 【11题详解】 小球的速度 当的速度为收尾速度 当达到最大速度后，小球匀速下降的位移s与时间的关系为 因此粘滞系数的计算公式 【12题详解】 A．利用粘滞系数计算公式 可知小球的直径不同会影响实验结果的准确性，故A正确； B．温度不同时，同种液体的粘滞系数会有所不同，会影响实验结果的准确性，故B正确； C．容器的尺寸的大小、小球释放位置距离容器壁的远近，会影响液体流动的速度，从而影响实验结果的准确性，故C正确； D．由于小球最终都会达到收尾速度，因此释放小球位置的上下偏差不会影响粘滞系数的结果，故D错误。 故选ABC。 【13题详解】 从图中总结出的规律是：粘滞系数随温度升高而减小，室温下粘滞系数越大的液体随温度升高减小的更快，三种液体的粘滞系数大小关系始终不变，曲线没有交点。 微观解释：液体的粘滞力是相邻层间存在速度差时产生的一种内摩擦力。温度升高时，液体中分子的热运动加剧，分子间的距离增大，分子间的吸引力减小，从而降低了液体内部的摩擦力。因此，液体的粘滞系数随温度升高而降低，流动性增加。 【14题详解】 A．小球在液体中匀速下落时，受到的重力与浮力之差等于粘滞阻力，A错误； B．小球在液体中下落时，应尽量选择较大的匀速区间和较大的容器直径，B错误 C．为了减少不同方向液体流动速度不同，引起粘滞阻力的偏差，小球释放时，应尽量选择圆管容器截面中心位置，C正确； D．为了减少小球本身粗糙而引起的阻力，本实验应选择表面光滑些的小球，D正确； 故选CD。 三、跳绳 跳绳过程中，甲、乙两位同学握住绳子两端A、B近似不动，绳子绕AB连线在空中转到图示位置时，对绳子上的两个质点P和Q。 15. 作出A质点的受力情况。 16. 下列说法正确的是（　　） A. P和Q的线速度相等 B. P和Q的加速度相等 C. P、Q的合外力方向指向AB的中点O D. P和Q都处于失重状态 17. 一质量为m的同学计时跳绳，当地重力加速度为g，平均跳一下需用时间为T。每跳一下过程中，在空中的时间为t。该同学跳绳的最大高度是___________，跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为___________。 18. 将长约15m铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路。面对面站的两位同学像甩跳绳那样以每秒4～5圈的频率摇荡半个回路，如图所示。观察电流计指针的摆动情况并解释原因。换一个站位方向，再试一试。两位同学沿南北方向站立还是沿东西方向站立时实验现象更明显？这是为什么呢？ 19. 跳绳比赛是一种较剧烈的运动，小明的质量为50kg，他每分钟跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间是跳跃一次所需的时间的，运动过程中测得他的心跳每分钟120次，血压平均为，已知心跳一次约输送的血液，平时心脏正常工作的平均功率为1.5W，问：（不计空气阻力，g取10m/s2） （1）该同学腾空高度为多大？ （2）他起跳时的初动能多大？ （3）他在上升过程中克服重力做功的平均功率多大？ （4）他的心脏工作时的平均功率为平时正常功率的多少倍？ 【答案】15. 16. D 17. ①. ②. 18. 见解析 19. （1）0.05m；（2）25J；（3）250W；（4）4倍 【解析】 【15题详解】 质点A受到竖直向下的重力mg，右侧绳的拉力T，手的作用力F，处于平衡状态，如图所示 【16题详解】 绳子以AB为轴转动，P和Q各自在垂直轴线的平面内做圆周运动，所以两者角速度相同，合外力指向各自圆周运动平面的圆心，不是指向O；由于P运动的半径小于Q的半径，所以线速度、加速度都不相等，且图示位置P和Q都有向下的加速度，属于失重状态。 故选D。 【17题详解】 [1]在空中的时间为t，则下落时间，该同学跳绳的最大高度是 [2]跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为 【18题详解】 由题意，摇荡半个回路，当其向下摇时，穿过整个回路的磁通量减小，则回路中产生感应电流通过电流计；当其向上摇时，穿过整个回路的磁通量增大，则回路中也产生感应电流通过电流计，根据楞次定律可知，此时通过电流计的感应电流方向与当其向下摇时产生的感应电流方向相反，因此观察电流计指针是左右摆动的。由于地磁场是从地球的南极附近经空中指向地球北极附近，根据法拉第电磁感应定律可知，当两位同学沿东西方向站立时，磁通量的变化最快，所以产生的感应电动势更大，电流计指针偏转更明显。 【19题详解】 （1）每次跳跃的时间 腾空时间 腾空高度 （2）起跳时的初速度 初动能 （3）上升过程中克服重力做功 平均功率为 （4）心脏每次心跳的时间 心脏每次泵血做功 跳绳时心脏的平均功率 为正常工作时平均功率的 倍 四、电磁缓冲装置 2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的神舟十三号结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分∶ （1）缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈； （2）返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。 当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。 现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为边长为，返回舱质量为，磁感应强度大小为，重力加速度为，一切摩擦阻力不计。 20. 返回舱下降过程中杆两端___________端的电势高，两端电势差为___________。 21. 下列关于电磁阻尼缓冲装置分析中正确的是（　　） A. 磁场方向反向后不能起到阻尼的作用 B. 只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零 C. 只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 D. 只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 22. （计算）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度。 23. （论证）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度。 24. （计算）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热。（结果保留）。 【答案】20. ①. a ②. 21. C 22. 23. 返回舱先向下做加速度减小的减速运动，此后匀速运动， 24. 【解析】 【20题详解】 [1]磁场向下运动，线框相对磁场向上运动，故ab杆切割磁感线，由右手定则可知电流方向从b到a，a端相当于电源正极，故返回舱下降过程中杆两端a端的电势高； [2]感应电动势为 ab两端电势差即外电路的电压，则两端电势差为 【21题详解】 A．磁场方向反向，即磁感线方向垂直纸面向外，磁场向下运动，线框相对磁场向上运动，ab边产生感应电流方向从a到b，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对超导线圈的力向上，故可以起到缓冲作用，故A错误； B．绝缘缓冲底座上的线圈ab边切割磁感线，线圈回路磁通量变化，形成感应电流，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对超导线圈的力向上，超导线圈固定在船舱主体上，对船舱主体和导轨 当缓冲底座着地后，船舱主体开始做加速度减小的减速运动，当导轨足够长，船舱主体可能达到收尾速度，之后匀速下降到地面，故B错误； CD．当船舱主体所受安培力等于重力时，有 解得 可见只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小（收尾速度越小）；只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度增大，故C正确，D错误。 故选C。 【22题详解】 绝缘缓冲底座上的线圈ab边切割磁感线，线圈回路磁通量变化，形成感应电流，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对超导线圈的力向上，超导线圈固定在船舱主体上，对船舱主体和导轨有 解得 【23题详解】 返回舱向下做减速运动，受向上的安培力和向下的重力，随速度的减小，安培力减小，直到安培力减到与重力大小相等时，速度达到最小，此后匀速运动，即达到软着落速度v，有 解得 【24题详解】 火箭主体的速度大小从减到v的过程中，由动量定理得 解得 由能量守恒 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$