内容正文:
琼海市2024年高考模拟预测
物理科试题
(时间: 90分钟 满分: 100分)
第 Ⅰ 卷 (选择题 共 44 分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求,选对得3分,有错选得0分。
1. 下面说法正确的是( )
A. 在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时,用点电荷来代替物体的方法叫微元法
B. 法拉第用实验证明了电磁波的存在
C. 第谷通过研究行星观测记录,发现了行星运动的三大定律
D. 普朗克认为微观粒子的能量是量子化的,从而开始揭开了微观世界物理规律的面纱
2. 汽车做初速度为零的匀加速直线运动,第3秒内的平均速度为5m/s,下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度大小为1m/s² B. 汽车前3秒的位移大小为15m
C. 汽车4秒末时的瞬时速度为8m/s D. 汽车第4秒内的平均速度为6m/s
3. 氢原子能级示意图如图所示。氢原子由高能级向低能级跃迁时,从n=2能级跃迁到n=1能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应,则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有几种光子能使该金属发生光电效应( )
A. 2 B. 3 C. 4 D. 6
4. 如图所示,一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从A经B滑动到C,若不考虑物块在经过B点时机械能的损失,则下列说法中正确的是( )
A. 从A到B和从B到C,减少的机械能相等
B. 从A到B和从B到C,减少的重力势能相等
C. 从A到B和从B到C,因摩擦而产生的热量相等
D. 小物块在C点的动能一定最大
5. 天然放射元素变成铅的同位素经过衰变和衰变次数分别为( )
A. 8 6 B. 5 6 C. 8 4 D. 6 6
6. 如图所示是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D 点射出,出射光线平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的传播速度为c,则玻璃的折射率为( )
A. B. 2 C. 1.5 D.
7. 我国首个探月探测器“嫦娥四号”,于2019年1月3日成功降落在月球背面的艾特肯盆地内的冯一卡门撞击坑内,震惊了世界。着陆前,探测器先在很接近月面、距月面高度仅为h处悬停,之后关闭推进器,经过时间t自由下落到月球表面。已知万有引力常量为G和月球半径为R。则下列说法正确的是( )
A. 探测器落地时的速度大小为 B. 月球表而重力加速度大小为
C. 月球的质量为 D. 月球的平均密度为
8. 如图,光滑绝缘圆环竖直放置,a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球,已知小球c位于圆环最高点,ac连线与竖直方向成60°角,bc连线与竖直方向成30°角,三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. a、b、c小球带同种电荷 B. a、b小球带异种电荷
C. a、b小球电量之比为 D. a、b小球电量之比为
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 某电场中的一条电场线如图甲所示,一电子只在电场力的作用下从A点运动到B点的速度v与时间t的关系图像如图乙所示,则下列分析正确的是( )
A. A点和 B点的电场强度大小一样
B. A点的电势比B点的电势高
C. 该电场线可能是负点电荷的电场线
D. A点的电场强度比B点的电场强度小
10. 如图所示,同种材料的两滑块A、B,用轻质细绳通过光滑定滑轮相连,A 放在粗糙的水平桌面上。此时A、B刚好平衡,已知滑块与水平桌面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力,滑块与水平桌面间的动摩擦因数,B的质量为1kg, 重力加速度为g, 则A 和B 调换位置后并从静止开始释放,下列说法正确的是( )
A. 调换后A 和B的加速度为 B. A的质量为2kg
C. 调换后绳的拉力不变 D. 调换后绳的拉力变大
11. 如图(a)所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A. 变压器输入、输出功率之比为
B. 变压器副线圈输出的交变电压的频率为50Hz
C. 若热敏电阻的温度升高,消耗的功率变大
D. 若热敏电阻的温度升高,电压表和电流表示数均变大
12. 一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中,活塞的面积为S,与汽缸底部相距L,温度为T0。现接通电热丝给气体缓慢加热,活塞缓慢向上移动距离L后停止加热,整个过程中,气体吸收的热量为Q,大气压强为p0,重力加速度为g。则( )
A. 初始时,气体压强p1=p0
B. 停止加热时,气体的温度T=2T0
C. 该过程中,气体压强减小
D. 该过程中,气体内能增加量
13. 如图所示,两条平行导轨MN、PQ的间距为L,水平导轨的左端与两条竖直固定、半径为r 的光滑圆弧导轨相切,水平导轨的右端连接阻值为R 的定值电阻,从水平导轨左端起宽度为d 的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。现将一金属杆从圆弧导轨的最高处由静止释放,金属杆滑到磁场右边界时恰好停止。已知金属杆的质量为m、电阻也为R,且与水平导轨间的动摩擦因数为μ,金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度大小为g,则( )
A. 金属杆到达圆弧导轨的最低点前瞬间对导轨的压力大小为3mg
B. 金属杆在磁场中运动的最大加速度为
C. 整个过程中,通过金属杆横截面的电荷量为
D. 整个过程中, 定值电阻上产生的焦耳热为
第Ⅱ卷 (非选择题 共56 分)
三、实验题(14题8分, 15题10分, 共18分。)
14. 某同学用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”,气垫导轨上放置着带有遮光条的滑块P、Q。
(1)若实验中用螺旋测微器测量其中一个遮光条的宽度如图乙所示,其读数为___________mm;
(2)测得的质量(含遮光条)分别为和,左、右遮光条的宽度分别为和。实验中,用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止,然后烧断细线,轻弹簧将两个滑块弹开,测得它们通过光电门的时间分别为。用题中测得的物理量表示动量守恒应满足的关系式为___________(用、、、、、表示)。
15. 在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题。
(1)甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是______(填“甲”、“乙”)。
(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置,并用此装置测量绿光的波长。
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透绿光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的排列顺序应为______。(填写元件代号)
16. 某同学将电流表改装为欧姆表和电压表的两用电表,欧姆表“×10”挡中央刻度为15、电压表量程为0~3V,实验室可提供的器材有:
A. 一节全新的5号干电池(E=1.5V,内阻不计)
B. 电流表A1(量程0~10mA,内阻为5Ω)
C. 电流表A2(量程0~0.6A,内阻为0.2Ω)
D. 滑动变阻器R1(0~300Ω)
E.滑动变阻器R2(0~30Ω)
F.合适的定值电阻R
G.单刀双掷开关S,一对表笔及若干导线
(1)图中A 为______(填“红”或“黑”)表笔,测量电压时应将开关S扳向______(填“1”或“2”)。
(2)对于欧姆表,中值电阻等于其内阻。由此可知电流表应选用______(填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选用______(填“R1”或“R2”),定值电阻的阻值为______Ω。
四、计算题(16题10分, 17题14分, 18题14分, 共38分。)
17. 一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示,P、Q 是介质中的两个质点。图(b)是质点Q 的振动图像。求:
(1)波的传播速度及波的传播方向;
(2)质点Q的振动方程;
(3)质点P的平衡位置的x坐标。
18. 如图, 质量M=8kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8N,当小车向右运动速度达到v0=3m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,g=10m/s2,求:
(1)小物块刚放到车上时小物块、车的加速度;
(2)小物块与小车达到共同速度所需的时间、共同速度大小;
(3)在达到共同速度过程中小物块与小车摩擦产生的热量。
19. 在如图所示的坐标系中,y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xOy平面(纸面)向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向,然后经过x轴上x=1.5h处的P2点进入磁场,不计重力。
(1)求粒子到达P2时速度的大小;
(2)求电场强度的大小;
(3)若在y轴的负半轴上y=-1.5h处固定一个与x轴平行的足够长的弹性绝缘挡板(粒子反弹后速度大小相等,方向相反),则粒子进入磁场偏转后恰好能垂直撞击在挡板上,求磁感应强度B的大小,并求粒子从P1出发到第2次与挡板作用所经历的时间。
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琼海市2024年高考模拟预测
物理科试题
(时间: 90分钟 满分: 100分)
第 Ⅰ 卷 (选择题 共 44 分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求,选对得3分,有错选得0分。
1. 下面说法正确的是( )
A. 在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时,用点电荷来代替物体的方法叫微元法
B. 法拉第用实验证明了电磁波的存在
C. 第谷通过研究行星观测记录,发现了行星运动的三大定律
D. 普朗克认为微观粒子的能量是量子化的,从而开始揭开了微观世界物理规律的面纱
【答案】D
【解析】
【详解】A.在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时,用点电荷来代替物体的方法叫理想模型法,故A错误;
B.赫兹用实验证明了电磁波的存在,故B错误;
C.开普勒通过研究行星观测记录,发现了行星运动的三大定律,故C错误;
D.普朗克认为微观粒子的能量是量子化的,从而开始揭开了微观世界物理规律的面纱,故D正确。
故选D。
2. 汽车做初速度为零的匀加速直线运动,第3秒内的平均速度为5m/s,下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度大小为1m/s² B. 汽车前3秒的位移大小为15m
C. 汽车4秒末时的瞬时速度为8m/s D. 汽车第4秒内的平均速度为6m/s
【答案】C
【解析】
【详解】第3秒内的平均速度为5m/s,则第3秒内的位移为5m,根据初速度为零的匀变速直线运动的规律可知,第1秒内的位移为1m,第2秒内的位移为3m,第4秒内的位移为7m,汽车前3秒的位移大小为9m;加速度
汽车4秒末时的瞬时速度为
v4=at4=8m/s
汽车第4秒内的平均速度为
故选C。
3. 氢原子能级示意图如图所示。氢原子由高能级向低能级跃迁时,从n=2能级跃迁到n=1能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应,则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有几种光子能使该金属发生光电效应( )
A. 2 B. 3 C. 4 D. 6
【答案】B
【解析】
【详解】从n=3能级跃迁到n=1能级所放出的光子能量大于从n=2能级跃迁到n=1能级所放出的光子能量,从n=4能级跃迁到n=1能级所放出的光子能量大于从n=2能级跃迁到n=1能级所放出的光子能量,其他跃迁路径所放出的光子能量均小于从n=2能级跃迁到n=1能级所放出的光子能量,由于从n=2能级跃迁到n=1能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应,所以处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有3种光子能使该金属发生光电效应。
故选B。
4. 如图所示,一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从A经B滑动到C,若不考虑物块在经过B点时机械能的损失,则下列说法中正确的是( )
A. 从A到B和从B到C,减少的机械能相等
B. 从A到B和从B到C,减少的重力势能相等
C. 从A到B和从B到C,因摩擦而产生的热量相等
D. 小物块在C点的动能一定最大
【答案】B
【解析】
【详解】A.设斜面与水平面的夹角为θ,则斜面的长度为
L=
物块受到的摩擦力为
f=μmgcosθ
物块下滑的过程中摩擦力做的功为
Wf=-fL=-μmghcotθ
可知在物块下滑的过程中,从B到C过程中克服摩擦力做的功多,物块减少的机械能多,故A错误;
B.重力势能变化量由初、末位置高度差决定,AB段的高度和BC段的高度相同,则减少的重力势能相等,故B正确;
C.摩擦力做负功产生热量,可知从B到C过程中克服摩擦力做的功多,产生的热量多,故C错误;
D.根据动能定理
ΔEk=WG+Wf
由于从B到C过程不知重力做功和摩擦力做功的关系,故不知B、C两位置小物块的动能大小关系,故D错误。
故选B。
5. 天然放射元素变成铅的同位素经过衰变和衰变次数分别为( )
A. 8 6 B. 5 6 C. 8 4 D. 6 6
【答案】C
【解析】
【详解】因为变化后,质子数减少了
94-82=12
质量数减少了
239-207=32
每经过一次的衰变其质量数就要减少4,质子数减少2,故经过衰变的次数为
每经过一次衰变,质量数不变,质子数增加1,故经过衰变的次数为
故ABD错误C正确。
故选C。
6. 如图所示是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D 点射出,出射光线平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的传播速度为c,则玻璃的折射率为( )
A. B. 2 C. 1.5 D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据几何关系可知,光线BD从D 点射出时,入射角为,折射角为,则玻璃的折射率为
故选D。
7. 我国首个探月探测器“嫦娥四号”,于2019年1月3日成功降落在月球背面的艾特肯盆地内的冯一卡门撞击坑内,震惊了世界。着陆前,探测器先在很接近月面、距月面高度仅为h处悬停,之后关闭推进器,经过时间t自由下落到月球表面。已知万有引力常量为G和月球半径为R。则下列说法正确的是( )
A. 探测器落地时的速度大小为 B. 月球表而重力加速度大小为
C. 月球的质量为 D. 月球的平均密度为
【答案】D
【解析】
【详解】B.根据
得
故B错误;
A.根据
解得探测器落地时的速度大小为
故A错误;
CD.根据月球表面的重力等于万有引力
解得月球质量
月球的平均密度
故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图,光滑绝缘圆环竖直放置,a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球,已知小球c位于圆环最高点,ac连线与竖直方向成60°角,bc连线与竖直方向成30°角,三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. a、b、c小球带同种电荷 B. a、b小球带异种电荷
C. a、b小球电量之比为 D. a、b小球电量之比为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.对a,a受到重力、环的支持力以及b、c对a的库仑力,重力的方向在竖直方向上,环的支持力以及b对a的库仑力均沿圆环直径方向,故c对a的库仑力为引力,同理可知,c对b的库仑力也为引力,所以a与c的电性一定相反,与b的电性一定相同。即:a、b小球带同种电荷,b、c小球带异种电荷,故AB错误;
CD.对c小球受力分析,将力沿水平方向和竖直方向正交分解后可得
又
解得:
故C错误,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 某电场中的一条电场线如图甲所示,一电子只在电场力的作用下从A点运动到B点的速度v与时间t的关系图像如图乙所示,则下列分析正确的是( )
A. A点和 B点的电场强度大小一样
B. A点的电势比B点的电势高
C. 该电场线可能是负点电荷的电场线
D. A点的电场强度比B点的电场强度小
【答案】AB
【解析】
【详解】ACD.根据图像可知电子从A点运动到B点做匀减速直线运动,加速度保持不变,则电子受到的电场力不变,所以A点和 B点的电场强度大小一样,该电场线不可能是负点电荷的电场线,故A正确,CD错误;
B.由于电子向右匀减速直线运动,则加速度方向向左,电场力向左,由于电子带负电,所以电场方向向右,根据沿电场方向电势降低可知,A点的电势比B点的电势高,故B正确。
故选AB。
10. 如图所示,同种材料的两滑块A、B,用轻质细绳通过光滑定滑轮相连,A 放在粗糙的水平桌面上。此时A、B刚好平衡,已知滑块与水平桌面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力,滑块与水平桌面间的动摩擦因数,B的质量为1kg, 重力加速度为g, 则A 和B 调换位置后并从静止开始释放,下列说法正确的是( )
A. 调换后A 和B的加速度为 B. A的质量为2kg
C. 调换后绳的拉力不变 D. 调换后绳的拉力变大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.开始时A、B刚好平衡,有
解得
A和B调换位置后,有
则
故A正确;B错误;
CD.调整前绳的拉力为
调整后
则
故C正确;D错误。
故选AC。
11. 如图(a)所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A. 变压器输入、输出功率之比为
B. 变压器副线圈输出的交变电压的频率为50Hz
C. 若热敏电阻的温度升高,消耗的功率变大
D. 若热敏电阻的温度升高,电压表和电流表示数均变大
【答案】BC
【解析】
【详解】A.理想变压器原副线圈的输入、输出功率相等,故A项错误
B.由图(b)可知交流电的频率为
所以副线圈输出的交变电压的频率也是50Hz,故B项正确;
CD.当热敏电阻的温度升高时,由题意可知其阻值将减小,所以副线圈所在电路的总电阻将减小,而由于两电表是理想电表,其电压表测量的是原线圈的输入电压,由于输入电压不变,所以电压表示数不变。由于理想变压器
所以副线圈的电压也不变,副线圈电路有
由之前分析可知,副线圈总电阻减小,所以副线圈的电流增加,即电流表示数增加,电阻消耗的功率为
所以其消耗的功率增加,故C正确,D错误。
故选BC。
12. 一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中,活塞的面积为S,与汽缸底部相距L,温度为T0。现接通电热丝给气体缓慢加热,活塞缓慢向上移动距离L后停止加热,整个过程中,气体吸收的热量为Q,大气压强为p0,重力加速度为g。则( )
A. 初始时,气体压强p1=p0
B. 停止加热时,气体的温度T=2T0
C. 该过程中,气体压强减小
D. 该过程中,气体内能增加量
【答案】BD
【解析】
【详解】A.初始时,对活塞根据平衡条件有
解得
故A错误;
BC.对气体缓慢加热过程中,以活塞为对象,根据受力平衡可知,气体压强保持不变;根据盖—吕萨克定律有
解得
故B正确,C错误;
D.该过程中,气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
故D正确。
故选BD。
13. 如图所示,两条平行导轨MN、PQ的间距为L,水平导轨的左端与两条竖直固定、半径为r 的光滑圆弧导轨相切,水平导轨的右端连接阻值为R 的定值电阻,从水平导轨左端起宽度为d 的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。现将一金属杆从圆弧导轨的最高处由静止释放,金属杆滑到磁场右边界时恰好停止。已知金属杆的质量为m、电阻也为R,且与水平导轨间的动摩擦因数为μ,金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度大小为g,则( )
A. 金属杆到达圆弧导轨的最低点前瞬间对导轨的压力大小为3mg
B. 金属杆在磁场中运动的最大加速度为
C. 整个过程中,通过金属杆横截面的电荷量为
D. 整个过程中, 定值电阻上产生的焦耳热为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.金属杆沿圆弧导轨下滑过程中机械能守恒
在到达最低点前瞬间
解得
F=3mg
故A正确;
B.金属杆刚进入磁场时,所受安培力最大,加速度最大,对金属杆受力分析,由牛顿第二定律有
解得
故B错误;
C.根据
可知,整个过程中通过金属杆横截面的电荷量为
故C错误;
D.根据能量的转化和守恒可知,整个过程中系统产生的热量
定值电阻上产生的焦耳热
故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷 (非选择题 共56 分)
三、实验题(14题8分, 15题10分, 共18分。)
14. 某同学用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”,气垫导轨上放置着带有遮光条的滑块P、Q。
(1)若实验中用螺旋测微器测量其中一个遮光条的宽度如图乙所示,其读数为___________mm;
(2)测得的质量(含遮光条)分别为和,左、右遮光条的宽度分别为和。实验中,用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止,然后烧断细线,轻弹簧将两个滑块弹开,测得它们通过光电门的时间分别为。用题中测得的物理量表示动量守恒应满足的关系式为___________(用、、、、、表示)。
【答案】 ①. 6.860##6.858##6.859##6.861 ②.
【解析】
【详解】(1)[1]螺旋测微器的读数为
(2)[2]实验时把小滑块经过挡光片时的平均速度作为小滑块的瞬时速度,故滑块P通过左边光电门的瞬时速度为
滑块Q通过右边光电门的瞬时速度为
由动量守恒定律可知
故
15. 在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题。
(1)甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是______(填“甲”、“乙”)。
(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置,并用此装置测量绿光的波长。
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透绿光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的排列顺序应为______。(填写元件代号)
【答案】(1)甲 (2)CEDBA
【解析】
【小问1详解】
干涉条纹间距相等,明条纹宽度相等,衍射条纹中央明条纹最宽,两侧明条纹逐渐变窄,可知干涉图样是甲。
【小问2详解】
将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的排列顺序应为透绿光的滤光片、单缝、双缝、光屏,即由左至右,表示各光学元件的排列顺序应为CEDBA。
16. 某同学将电流表改装为欧姆表和电压表的两用电表,欧姆表“×10”挡中央刻度为15、电压表量程为0~3V,实验室可提供的器材有:
A. 一节全新的5号干电池(E=1.5V,内阻不计)
B. 电流表A1(量程0~10mA,内阻为5Ω)
C. 电流表A2(量程0~0.6A,内阻为0.2Ω)
D. 滑动变阻器R1(0~300Ω)
E.滑动变阻器R2(0~30Ω)
F.合适的定值电阻R
G.单刀双掷开关S,一对表笔及若干导线
(1)图中A 为______(填“红”或“黑”)表笔,测量电压时应将开关S扳向______(填“1”或“2”)。
(2)对于欧姆表,中值电阻等于其内阻。由此可知电流表应选用______(填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选用______(填“R1”或“R2”),定值电阻的阻值为______Ω。
【答案】(1) ①. 黑 ②. 2
(2) ①. A1 ②. R1 ③. 295
【解析】
【小问1详解】
[1]根据“红进黑出”的规律,可确定A为黑表笔。
[2]测电压时,内接电源不用,要将转换开关接到2位置。
【小问2详解】
[1][2]当改装成欧姆表时,两表笔短接,电流表满偏时,电路的电阻为欧姆表的内阻,则有
又
解得
故电流表应选用A1。滑动变阻器选R1。
[3] 当改装为量程为0~3V的电压表时,应串联一个电阻,其阻值为
四、计算题(16题10分, 17题14分, 18题14分, 共38分。)
17. 一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示,P、Q 是介质中的两个质点。图(b)是质点Q 的振动图像。求:
(1)波的传播速度及波的传播方向;
(2)质点Q的振动方程;
(3)质点P的平衡位置的x坐标。
【答案】(1),波沿轴负方向传播;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由图可得波长和周期分别为
,
则波速为
由图(b)可知时质点Q沿轴正方向振动,根据波形平移法可知,波沿轴负方向传播。
(2)根据图(b)可知质点Q的振动方程为
(3)设图(a)此时的波动方程为
代入,,可得
解得
设质点P的平衡位置的坐标为,则有
解得
18. 如图, 质量M=8kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8N,当小车向右运动速度达到v0=3m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,g=10m/s2,求:
(1)小物块刚放到车上时小物块、车的加速度;
(2)小物块与小车达到共同速度所需的时间、共同速度大小;
(3)在达到共同速度过程中小物块与小车摩擦产生的热量。
【答案】(1),;(2),;(3)
【解析】
【详解】(1)小物块刚放到车上时,以小物块为对象,根据牛顿第二定律可得
解得小物块的加速度为
以小车为对象,根据牛顿第二定律可得
解得小车的加速度为
(2)设经过时间,小物块与小车达到共同速度,根据运动学公式可得
,
联立解得
,
(3)在达到共同速度过程中小物块与小车发生的相对位移为
则小物块与小车摩擦产生的热量为
19. 在如图所示的坐标系中,y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xOy平面(纸面)向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向,然后经过x轴上x=1.5h处的P2点进入磁场,不计重力。
(1)求粒子到达P2时速度的大小;
(2)求电场强度的大小;
(3)若在y轴的负半轴上y=-1.5h处固定一个与x轴平行的足够长的弹性绝缘挡板(粒子反弹后速度大小相等,方向相反),则粒子进入磁场偏转后恰好能垂直撞击在挡板上,求磁感应强度B的大小,并求粒子从P1出发到第2次与挡板作用所经历的时间。
【答案】(1);(2) ;(3) ,
【解析】
【详解】(1)设粒子从P1到P2的时间为t0,粒子从P1到P2沿水平方向做匀速直线运动,沿竖直方向做匀加速直线运动,由运动学公式可得
,
解得
则有
(2)设电场强度大小为E,根据以上条件结合动能定理可得
解得
(3)由题意可知带电粒子与挡板作用时速度方向与挡板垂直,由此可作出粒子从出发到第一次与挡板碰撞的轨迹如图所示
根据几何关系可知
Rsin37°=1.5h
解得
R=2.5h
根据带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力可得
联立可得
由于粒子反弹后仍以相同大小的速度继续在磁场中沿顺时针方向旋转离开磁场后再进入电场,根据运动的对称性可知,粒子进入电场后的运动正好是粒子从P1到P2的运动的逆过程,因此可作出粒子的运动轨迹如图所示
根据图中几何关系可知,粒子第2次与挡板相碰时,在电场中运动的总时间为
根据
可得,粒子在磁场中的运动时间为
且
,
联立得
粒子从P1出发到第2次与挡板作用所经历的时间
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