内容正文:
物理试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分,考试用时75分钟。
一、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m,并测量P的加速度大小a,得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设P的质量为,P与桌面的动摩擦力为;以P为对象,根据牛顿第二定律可得
以盘和砝码为对象,根据牛顿第二定律可得
联立可得
可知,a-m不是线性关系,排除AC选项,可知当砝码的重力小于物块P最大静摩擦力时,物块和砝码静止,加速度为0,当砝码重力大于时,才有一定的加速度,当趋于无穷大时,加速度趋近等于。
故选D。
2. 某电动小车在平直路面上以恒定功率P启动,经过时间t达到最大速度v,该过程电动小车前进的距离为x。若电动小车的质量为m,所受阻力的大小恒为f,下列说法错误的是( )
A. 小车做加速度不变的加速运动
B. 小车速度为v时,所受牵引力大小等于阻力大小
C. 该过程,电动机对小车所做的功为
D. 该过程,电动机对小车所做的功为Pt
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题意可知,小车功率恒定,则在运动时间t内,有
所受阻力恒为f,由牛顿第二定律
可知随着小车速度增大,其加速度减小,小车做变加速运动。故A错误,与题意相符;
B.小车速度达到最大速度v时,加速度为零,牵引力大小等于阻力大小。故B正确,与题意不符;
CD.该过程,电动机对小车所做的功为
W=Pt
由动能定理可得
解得
故CD正确,与题意不符。
本题选错误的,故选A。
3. 下图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧的弹性势能为0 B. 时,手机位于平衡位置上方
C. 从至,手机的机械能不变 D. a随t变化的关系式为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图乙知,时,手机加速度为0,由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为
弹簧形变量不为零,弹性势能不为零,A错误;
B.由题图乙知,时,手机的加速度为正,则手机位于平衡位置下方,B错误;
C.由题图乙知,从至,手机的加速度增大,手机从平衡位置向最大位移处运动,速度减小,动能减小,重力势能减小,所以机械能减小,C错误;
D.由题图乙知
则角频率
则a随t变化的关系式为
D正确。
故选D。
4. 2024年4月25日,神舟十八号飞船与天宫空间站顺利对接,运载火箭先将飞船送入圆轨道Ⅰ上,通过变轨进入预定圆轨道。如图所示,飞船与空间站在对接前在各自预定的圆轨道I、Ⅲ上运动,Ⅱ为对接转移轨道,不考虑飞船质量的变化,下列说法正确的是( )
A. 飞船从椭圆轨道Ⅱ进入预定圆轨道Ⅲ需要减速
B. 飞船在Ⅰ轨道上的运行速度小于在Ⅲ轨道上的运行速度
C. 飞船在Ⅱ轨道上的机械能大于在Ⅰ轨道上的机械能
D. 飞船在三个轨道上运行时与地球连线在单位时间内扫过的面积相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.飞船需要通过加速从椭圆轨道Ⅱ进入预定圆轨道Ш,故A错误;
B.根据万有引力等于向心力
可得
可知飞船在I轨道运行速度大于在Ш轨道上的运行速度,故B错误;
C.飞船从轨道I到轨道Ⅱ要进行加速,机械能增加,则飞船在Ⅱ轨道上机械能大于在I轨道上的机械能,故C正确;
D.根据开普勒第二定律可知,飞船在三个不同轨道上运行时,与地球连线在单位时间内扫过的面积不相等,故D错误。
故选C。
5. 如图所示电路,电源内阻不计,P点是电容器两极板间的一个定点,C为电容器的电容,E为电源的电动势.滑动变阻器滑片最初处于a端且电路处于稳定状态,现滑片从a端缓慢滑到b端,则该过程中( )
A. 电容器两极板间的电压先增大后减小 B. c点电势比d点电势略高
C. 流过横截面的电荷量等于CE D. P点的电势升高
【答案】C
【解析】
【详解】A.滑片缓慢向右滑行全程,电容器两极板由“下正上负”逐渐转变为“上正下负”,电容器经历先放电再充电的过程,则两极板间的电压先减小后增大,故A错误;
B.根据“充电电流流向正极板,放电电流流向负极板”可知,充放电流全程由d点经R流向c点,由于过程缓慢,则充放电流很小,所以两端电压很小,即d点电势比c点略高,故B错误;
D.P点的电势先比上极板高,后比上极板低,故P点电势降低,故D错误;
C.放电过程,向下流过的电量为
充电过程,向下流过的电量为
全程向下流过过的电量为
故C正确。
故选C。
6. 如图所示,在竖直y轴上固定两个点电荷,电荷量为+Q的点电荷在处、电荷量m为的点电荷在处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放,经过A点后,刚能到达最低点B。以处为电势能零点、重力势能零点,小球可视为点电荷,小球在此运动过程中的重力势能Ep1、机械能、动能Ek及电势能Ep2随变化的图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.处为重力势能零点,则在处重力势能为0,重力势能变化与下落高度成线性关系,故A错误;
BD.设正电荷Q的正上方x处电场强度为0,则
解得
即A点场强为0;机械能的变化对应电场力做功,结合图可知,点上方场强方向向下,A点到正电荷场强方向向上。则小球从O点到B点,电场力先做正功后做负功,机械能先增大后减小,电势能先减小后增加并且在处为零,故D错误,B正确;
C.小球初末速度为0,中间过程不为0,所以动能先增加后减小。分析可知,则动能最大的位置在下方不在处,故C错误。
故选B。
7. 如图,真空中的匀强电场平行于纸面,半径为R的圆形区域处于匀强电场中,圆周上的A点有一粒子源,能向纸面内各个方向陆续发射初动能相等、带电量均为q的同种粒子,圆周上各处均有粒子到达,不计粒子重力和粒子间的相互作用,AC、BD是圆的两条相互垂直的直径,测得粒子到达圆周时的最小动能比初动能小,最大动能比初动能大,则( )
A. 电场强度的大小为 B. 电场强度的大小为
C. 电场方向与AC的夹角为 D. 电场方向与AC的夹角为
【答案】B
【解析】
【详解】由动能定理可知,最大动能与最小动能出现在平行于电场方向的直径的两端,设该直径(电场方向)与AC夹角为,过A点作直径的垂线,即为A点所在的等势线。如图
根据动能定理有
解得
故选B。
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,两根通电导线P、Q沿垂直纸面的方向放置,导线P、Q中通有电流,电流的方向未画出,O点为两导线连线的中点,,a、b两点位于PQ连线段的中垂线上并关于O点对称,且已知c点的磁感应强度为零,d点的磁感应强度方向垂直cd向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比,则下列说法正确的是( )
A. P中的电流方向垂直纸面向外、Q中的电流方向垂直纸面向里
B.
C. O点的磁感应强度方向垂直cd向上
D. 若,方向不变,则a、b两点的磁感应强度相同
【答案】ACD
【解析】
【详解】B.由题意c点的磁感应强度为零,则说明导线P、Q在c点产生的磁场大小相等、方向相反,又因为c点距 P、Q的距离比为,则
电流之比为,故B错误;
A.由B分析可知,导线Q在d点产生的磁场强,d点的磁感应强度方向垂直,由安培定则可知P中的电流方向向外、则Q中的电流方向向里,故A正确;
C.由安培定则可知,导线P、Q在O点产生的磁场方向均垂直cd连线向上,故C正确;
D.由于,分别作出两电流在a、b两点的磁感应强度大小和方向,如图所示
根据磁场的矢量合成可知a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相同,故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示,柔力球以迎、引、抛及弧形接发技术为特征,是一项集健身、表演和竞技为一体的富有民族特色的体育运动.如图,健身者能控制球拍使球在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动,忽略球运动过程中受到的空气阻力.a为圆周的最高点,c为最低点,在这两处拍面水平,b、d两点与圆心O等高,已知球的质量为m,重力加速度大小为g,球在c点对球拍的压力大小为5mg,则球( )
A. 做圆周运动的线速度大小为 B. 在a处受到球拍的作用力为3mg
C. 在b处一定只受到两个力的作用 D. 圆周运动的周期为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.球在c点对球拍的压力大小为5mg,由牛顿第三定律,在c点球拍对球的支持力大小
则在c点
解得
故A错误;
B.在a处
解得
故B正确;
C.设在b处球拍与水平面的夹角为,若满足
又
解得
可知小球在b处可能受重力、支持力和摩擦力这三个力的作用。故C错误;
D.运动的周期为
故D正确。
故选BD。
10. 如图甲,托卡马克是一个由封闭磁场组成的“容器”,形状像一个放倒的轮胎,带电粒子会沿封闭的磁力线做螺旋式运动,上亿度高温的等离子体被约束在环形的磁场中,为核聚变的发生提供必要条件,我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩,托卡马克装置的主要特点是采用多个磁场叠加才能实现磁约束,图乙为其真空室某处横截面环向磁场的示意图,越靠近空室的右侧(即甲图中靠近竖直中央轴线的一侧)环向磁场越强,不计粒子重力及相互作用,若粒子仅在图乙环向磁场中运动,下列说法正确的是( )
A. 正离子在环向磁场中沿顺时针方向运动
B. 带电粒子在环向磁场中速度的大小不变
C. 在环向磁场中,带电粒子的轨迹将逐渐发生左右方向的迁移
D. 在环向磁场中,带电粒子的轨迹将逐渐发生上下方向的迁移
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据左手定则可判断正离子在磁场中受力如图
所以正离子在环向场中沿逆时针方向运动,故A错误;
B.由于洛伦兹力总是与速度方向垂直,所以洛伦兹力不改变速度大小,则带电粒子在环向场中的速度大小不变,故B正确;
CD.由图可知左右两边磁感应强度不一样,根据洛伦兹力提供心有
解得
可知同一正离子在磁场中因为磁感应强度不同导致左右的半径不同,所以发生偏移,B越大,R越小,所以同一正离子在左边部分的半径大于右边部分的半径,结合左手定则判断出正离子就会向下侧迁移,同理可知电子向上侧迁移,故C错误,D正确。
故选BD。
三、非选择题:共5小题,共57分。
11. 用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律,在气垫导轨的一端装有位移传感器(图中未画出),A、B两物块(可视为质点)沿同一直线运动并发生正碰,若A物块的质量为m1 = 300 g,B物块的质量为m2 = 150 g,表中是电脑记录的A、B两物块在同一时刻与传感器的距离。
xA/m
1.20
1.01
0.80
0.59
0.40
0.35
0.30
xB/m
0
0.10
0.21
0.30
0.40
0.25
0
(1)根据表中数据可以判断出位移传感器固定在气垫导轨的_________(填“左边”或“右边”)。
(2)为了更方便判断A、B碰撞时是否满足动量守恒,于是画出了A、B两物块位置随时间变化的图像(如图乙),a、b分别为A、B两物块碰撞前后的位置时间图线。
①碰撞前A物块的速度大小为_________m/s,碰撞前B物块的速度大小为_________m/s。
②由题中数据结合x − t图像中提供的信息,可判断两滑块组成的系统在相互作用过程中动量_________(填“守恒”或“不守恒”),这个碰撞_________(填“是”或“不是”)弹性碰撞。
【答案】(1)右边 (2) ①. 4 ②. 2 ③. 守恒 ④. 不是
【解析】
【小问1详解】
根据表中数据可以判断出位移传感器开始时距离B较近,则固定在右边。
【小问2详解】
①[1]根据x − t图像可知碰撞前A物块的速度为
即碰撞前A物块的速度大小为4 m/s;
[2]同理可得碰撞前B物块的速度
碰撞后A物块的速度为
碰撞后B物块的速度为
②[3][4]代入数据可得
可知两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒,这个碰撞不是弹性碰撞。
12. 钱学森班的同学们打算估测几个电阻的阻值。现有一只电流表、一个电源E(内阻r未知)、一个阻值为的定值电阻一个阻值为的定值电阻(用作保护电阻),开关S和导线若干,他们设计了如图甲所示的电路,实验步骤如下:
第一步:把若干个待测电阻分别单独接入A、B之间,发现电流表的示数一致,据此他们认为这些电阻的阻值相等,均设为R;
第二步:取下待测电阻,在A、B之间接入定值电阻,记下电流表的示数,如图乙;
第三步:取下定值电阻,将n个(,)待测电阻并联后接入A、B之间,记下并联待测电阻的个数n与电流表对应示数In。
请完成如下计算和判断:
(1)如图乙,电流表的示数______A;
(2)根据上述第二步,与、E、r关系式__________;
(3)定义,则Y与_________(填“n”“”或“”)的关系式是如图丙所示的线性关系;
(4)已知,,结合读取的数据和图丙的信息可得______Ω,同时可得______V,______Ω。(均保留2位有效数字)
(5)本实验中未考虑电流表的内阻,对R、E、r的测量值_______(填“均有”“均无”或“部分有”)影响。
【答案】(1)0.30
(2)
(3)
(4) ①. 3.0 ②. 3.0 ③. 1.0
(5)部分有
【解析】
【小问1详解】
图乙电流表量程选择,分度值为,由图可知电流表的示数为
【小问2详解】
由闭合电路欧姆定律得
整理可得
【小问3详解】
A、B间接入n个并联待测电阻后,由闭合电路欧姆定律得
可得
则有
可知Y与关系式是如图丙所示的线性关系。
【小问4详解】
[1][2][3]根据
结合图丙可得
,
又,解得
,
由
代入,,解得
【小问5详解】
如果考虑电流表的内阻,则有
联立整理可得
根据(4)问解析知电流表的内阻对R、E的测量值无影响,对r的测量值会有影响,故填“部分有”。
13. 如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.2kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有的正电荷,两线夹角为120°,左右两线上的拉力大小分别为和,A的正下方处有一个与A带等量异种电荷的小球B固定在绝缘支架上.已知重力加速度取,静电力常量,A、B球可视为点电荷.则:
(1)两线上的拉力大小分别为多少?
(2)若将小球B和绝缘支架一起水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小又分别为多少?
【答案】(1)两绳子拉力均为5.6N
(2)AM绳拉力F1=2.9N,AN绳拉力F2=2N
【解析】
【小问1详解】
对A小球受绳的拉力F1、F2,重力mg,库伦力F库,如图
由平衡条件可知
水平方向
竖直方向
又因为
解得
【小问2详解】
若将小球B和绝缘支架一起水平右移,使M、A、B在同一直线上,受力如图
几何关系可知,移动后AB间距
d=06m
由A球受力平衡,可得水平方向
竖直方向
又因为
联立以上,解得
14. 质量为2m的物体A穿在光滑的水平杆上,用长为L的细绳与质量为m的小球B相连,如图甲所示,初始时A、B在同一水平面上(细绳平行于水平杆),且细绳刚好拉直,将小球B由静止释放,当细绳刚好竖直、小球B运动到最低点时绳子恰好绷断,已知A、B均可视为质点,重力加速度为g,求:
(1)小球B运动到最低点时,物体A的速度大小以及A相对于初始位置运动的距离;
(2)细绳的最大张力;
(3)以A物体的初始位置为坐标原点建立如图乙所示平面直角坐标系xOy,求出绳断之前小球B运动的轨迹方程。
【答案】(1);
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球B从初始位置到第一次到达最低点的过程中,小球B和A物体系统水平方向动量守恒,取水平向左为正方向,可得
设A相对于初始位置运动的距离为,可得
解得
根据能量守恒有
联立,解得
【小问2详解】
小球B运动到最低点速度
小球B运动到最低点时绳子恰好绷断,有
解得
即细绳的最大张力为。
【小问3详解】
设小球位置坐标为(x,y)时,此时A物体运动的位移为,则水平动量守恒
由几何关系可知
解得小球从出发至最低点过程的轨迹方程
15. 如图所示,在xOy平面内,在(未知)的区域内存在匀强电场,方向沿y轴正方向,电场强度的大小可以调节;在和区间内分别存在垂直xOy平面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,两区域内磁感应强度的大小也相同,平面内y轴正半轴上距离坐标原点L处有一粒子源,可向xOy平面内第一象限沿不同方向射入速度大小均为的粒子,粒子质量为m,带正电且电荷量为q,不计粒子重力和粒子间的相互作用,当粒子源发射与y轴正方向夹角为的粒子时,该粒子恰好从匀强电场的左边界上处进入电场,然后从匀强电场的右边界上处射出电场,并且首次在磁场区域Ⅱ运动过程中刚好不从下边界射出磁场。()
(1)求匀强磁场区域磁感应强度的大小;
(2)求的大小(用L表示,E未知);
(3)调节电场强度的大小,使得当粒子源发射的粒子沿方向射出时(速度仍为,恰好击中沿x轴放置的粗细不计的金属条的右端,该金属条长度为,左端所离坐标原点。粒子击中金属条立即被吸收,求所有满足条件的匀强电场的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)见解析
【解析】
【小问1详解】
由题意知
得
粒子在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动,有
计算得
【小问2详解】
设粒子射出电场时的速度为,与方向夹角为,在电场中运动时间为,粒子在电场中运动分解后轴方向为匀速直线运动,有
y轴方向为匀变速直线运动,有
粒子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动,有
由题意知
且
整理计算得
则
【小问3详解】
假设粒子在电场中减速了n次后速度为,在磁场Ⅱ中圆周运动半径为,由动能定理
又
得
得
又
得
得
计算得
n取整数1、2、3、4,则电场强度可以为,,,。
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物理试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分,考试用时75分钟。
一、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m,并测量P的加速度大小a,得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 某电动小车在平直路面上以恒定功率P启动,经过时间t达到最大速度v,该过程电动小车前进的距离为x。若电动小车的质量为m,所受阻力的大小恒为f,下列说法错误的是( )
A. 小车做加速度不变的加速运动
B. 小车速度为v时,所受牵引力大小等于阻力大小
C. 该过程,电动机对小车所做的功为
D. 该过程,电动机对小车所做的功为Pt
3. 下图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧的弹性势能为0 B. 时,手机位于平衡位置上方
C. 从至,手机的机械能不变 D. a随t变化的关系式为
4. 2024年4月25日,神舟十八号飞船与天宫空间站顺利对接,运载火箭先将飞船送入圆轨道Ⅰ上,通过变轨进入预定圆轨道。如图所示,飞船与空间站在对接前在各自预定的圆轨道I、Ⅲ上运动,Ⅱ为对接转移轨道,不考虑飞船质量的变化,下列说法正确的是( )
A. 飞船从椭圆轨道Ⅱ进入预定圆轨道Ⅲ需要减速
B. 飞船在Ⅰ轨道上的运行速度小于在Ⅲ轨道上的运行速度
C. 飞船在Ⅱ轨道上机械能大于在Ⅰ轨道上的机械能
D. 飞船在三个轨道上运行时与地球连线在单位时间内扫过的面积相等
5. 如图所示电路,电源内阻不计,P点是电容器两极板间一个定点,C为电容器的电容,E为电源的电动势.滑动变阻器滑片最初处于a端且电路处于稳定状态,现滑片从a端缓慢滑到b端,则该过程中( )
A. 电容器两极板间的电压先增大后减小 B. c点电势比d点电势略高
C. 流过横截面的电荷量等于CE D. P点的电势升高
6. 如图所示,在竖直y轴上固定两个点电荷,电荷量为+Q的点电荷在处、电荷量m为的点电荷在处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放,经过A点后,刚能到达最低点B。以处为电势能零点、重力势能零点,小球可视为点电荷,小球在此运动过程中的重力势能Ep1、机械能、动能Ek及电势能Ep2随变化的图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
7. 如图,真空中的匀强电场平行于纸面,半径为R的圆形区域处于匀强电场中,圆周上的A点有一粒子源,能向纸面内各个方向陆续发射初动能相等、带电量均为q的同种粒子,圆周上各处均有粒子到达,不计粒子重力和粒子间的相互作用,AC、BD是圆的两条相互垂直的直径,测得粒子到达圆周时的最小动能比初动能小,最大动能比初动能大,则( )
A. 电场强度的大小为 B. 电场强度的大小为
C. 电场方向与AC的夹角为 D. 电场方向与AC的夹角为
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,两根通电导线P、Q沿垂直纸面的方向放置,导线P、Q中通有电流,电流的方向未画出,O点为两导线连线的中点,,a、b两点位于PQ连线段的中垂线上并关于O点对称,且已知c点的磁感应强度为零,d点的磁感应强度方向垂直cd向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比,则下列说法正确的是( )
A. P中的电流方向垂直纸面向外、Q中的电流方向垂直纸面向里
B.
C. O点的磁感应强度方向垂直cd向上
D. 若,方向不变,则a、b两点磁感应强度相同
9. 如图所示,柔力球以迎、引、抛及弧形接发技术为特征,是一项集健身、表演和竞技为一体的富有民族特色的体育运动.如图,健身者能控制球拍使球在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动,忽略球运动过程中受到的空气阻力.a为圆周的最高点,c为最低点,在这两处拍面水平,b、d两点与圆心O等高,已知球的质量为m,重力加速度大小为g,球在c点对球拍的压力大小为5mg,则球( )
A. 做圆周运动的线速度大小为 B. 在a处受到球拍的作用力为3mg
C. 在b处一定只受到两个力的作用 D. 圆周运动的周期为
10. 如图甲,托卡马克是一个由封闭磁场组成的“容器”,形状像一个放倒的轮胎,带电粒子会沿封闭的磁力线做螺旋式运动,上亿度高温的等离子体被约束在环形的磁场中,为核聚变的发生提供必要条件,我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩,托卡马克装置的主要特点是采用多个磁场叠加才能实现磁约束,图乙为其真空室某处横截面环向磁场的示意图,越靠近空室的右侧(即甲图中靠近竖直中央轴线的一侧)环向磁场越强,不计粒子重力及相互作用,若粒子仅在图乙环向磁场中运动,下列说法正确的是( )
A. 正离子在环向磁场中沿顺时针方向运动
B. 带电粒子在环向磁场中速度的大小不变
C. 在环向磁场中,带电粒子的轨迹将逐渐发生左右方向的迁移
D. 在环向磁场中,带电粒子的轨迹将逐渐发生上下方向的迁移
三、非选择题:共5小题,共57分。
11. 用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律,在气垫导轨的一端装有位移传感器(图中未画出),A、B两物块(可视为质点)沿同一直线运动并发生正碰,若A物块的质量为m1 = 300 g,B物块的质量为m2 = 150 g,表中是电脑记录的A、B两物块在同一时刻与传感器的距离。
xA/m
1.20
101
0.80
0.59
0.40
0.35
0.30
xB/m
0
0.10
0.21
0.30
0.40
0.25
0
(1)根据表中数据可以判断出位移传感器固定在气垫导轨的_________(填“左边”或“右边”)。
(2)为了更方便判断A、B碰撞时是否满足动量守恒,于是画出了A、B两物块位置随时间变化图像(如图乙),a、b分别为A、B两物块碰撞前后的位置时间图线。
①碰撞前A物块的速度大小为_________m/s,碰撞前B物块的速度大小为_________m/s。
②由题中数据结合x − t图像中提供的信息,可判断两滑块组成的系统在相互作用过程中动量_________(填“守恒”或“不守恒”),这个碰撞_________(填“是”或“不是”)弹性碰撞。
12. 钱学森班的同学们打算估测几个电阻的阻值。现有一只电流表、一个电源E(内阻r未知)、一个阻值为的定值电阻一个阻值为的定值电阻(用作保护电阻),开关S和导线若干,他们设计了如图甲所示的电路,实验步骤如下:
第一步:把若干个待测电阻分别单独接入A、B之间,发现电流表的示数一致,据此他们认为这些电阻的阻值相等,均设为R;
第二步:取下待测电阻,在A、B之间接入定值电阻,记下电流表的示数,如图乙;
第三步:取下定值电阻,将n个(,)待测电阻并联后接入A、B之间,记下并联待测电阻的个数n与电流表对应示数In。
请完成如下计算和判断:
(1)如图乙,电流表的示数______A;
(2)根据上述第二步,与、E、r关系式__________;
(3)定义,则Y与_________(填“n”“”或“”)的关系式是如图丙所示的线性关系;
(4)已知,,结合读取的数据和图丙的信息可得______Ω,同时可得______V,______Ω。(均保留2位有效数字)
(5)本实验中未考虑电流表的内阻,对R、E、r的测量值_______(填“均有”“均无”或“部分有”)影响。
13. 如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.2kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有的正电荷,两线夹角为120°,左右两线上的拉力大小分别为和,A的正下方处有一个与A带等量异种电荷的小球B固定在绝缘支架上.已知重力加速度取,静电力常量,A、B球可视为点电荷.则:
(1)两线上的拉力大小分别为多少?
(2)若将小球B和绝缘支架一起水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小又分别为多少?
14. 质量为2m的物体A穿在光滑的水平杆上,用长为L的细绳与质量为m的小球B相连,如图甲所示,初始时A、B在同一水平面上(细绳平行于水平杆),且细绳刚好拉直,将小球B由静止释放,当细绳刚好竖直、小球B运动到最低点时绳子恰好绷断,已知A、B均可视为质点,重力加速度为g,求:
(1)小球B运动到最低点时,物体A的速度大小以及A相对于初始位置运动的距离;
(2)细绳的最大张力;
(3)以A物体的初始位置为坐标原点建立如图乙所示平面直角坐标系xOy,求出绳断之前小球B运动的轨迹方程。
15. 如图所示,在xOy平面内,在(未知)的区域内存在匀强电场,方向沿y轴正方向,电场强度的大小可以调节;在和区间内分别存在垂直xOy平面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,两区域内磁感应强度的大小也相同,平面内y轴正半轴上距离坐标原点L处有一粒子源,可向xOy平面内第一象限沿不同方向射入速度大小均为的粒子,粒子质量为m,带正电且电荷量为q,不计粒子重力和粒子间的相互作用,当粒子源发射与y轴正方向夹角为的粒子时,该粒子恰好从匀强电场的左边界上处进入电场,然后从匀强电场的右边界上处射出电场,并且首次在磁场区域Ⅱ运动过程中刚好不从下边界射出磁场。()
(1)求匀强磁场区域磁感应强度的大小;
(2)求的大小(用L表示,E未知);
(3)调节电场强度的大小,使得当粒子源发射的粒子沿方向射出时(速度仍为,恰好击中沿x轴放置的粗细不计的金属条的右端,该金属条长度为,左端所离坐标原点。粒子击中金属条立即被吸收,求所有满足条件的匀强电场的大小。
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