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江苏省苏州中学2024-2025学年度第一学期期中考试
高二物理
本试卷仅供内部教学使用,谢绝任何个人或公众号转载、发布、传播、牟利,违者追究法律责任。
本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间75分钟。所有答案均写在答题纸上。
第I卷(选择题,共40分)
1. 已知铜棒的截面积为S,密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,电子电量为e,若通过铜棒的电流强度为I,并认为铜棒中每一个铜原子贡献一个电子,则铜棒中自由电子定向移动的速率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设铜导线中自由电子定向移动的速率为,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为,则导线的长度为
体积为
质量为
这段导线中自由电子的数目为
在时间内这些电子都能通过下一截面,则电流为
联立解得
故选A。
2. 如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作,如果再合上S2,则下列表述正确的是( )
A. 电源输出功率减小
B. L1上消耗的功率增大
C. 通过R1上的电流增大
D. 通过R3上的电流增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作,再合上S2,并联部分的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流增大.由于电源的内阻不计,电源的输出功率P=EI,与电流成正比,则电源输出功率增大.故A错误.
B.由于并联部分的电阻减小,根据串联电路的特点,并联部分分担的电压减小,L1两端的电压减小,其消耗的功率减小.故B错误.
C.再合上S2,外电路总电阻减小,干路电流增大,而R1在干路中,通过R1上的电流增大.故C正确.
D.并联部分的电压减小,通过R3上的电流将减小.故D错误.
3. 研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面1、2、3,平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出,运动轨迹与平面1、2、3的交点依次为A、B、C。小球由A运动到B,竖直位移为,动能的变化量为,动量的变化量为;小球由B运动到C,竖直位移为,动能的变化量为,动量的变化量为。忽略空气阻力的影响,若y1=y2,则下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】小球做平抛运动,在竖直方向上运动是自由落体运动,相同时间内的竖直位移越来越大,若,则这两段所用的时间。
AB.由动能定理,知
得,两段时间内的动能变化量
故AB错误;
CD.由动量定理,知
得,两段时间内的动量变化量
故C错误,D正确。
故选D。
4. 如图所示电路,将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(0~3A)和电流表A2(0~0.6A),把改装后的两个电流表并联接入电路中测量电流,则下列说法中正确的是( )
A. A1和A2的指针偏角不同
B. A1和A2的内阻之比为5:1
C. A1的读数为1A时,A2的读数也为1A
D. A1的读数为1A时,干路中的电流为1.2A
【答案】D
【解析】
【详解】A.电流表是由电流计并联一个电阻改装而成,两电流表并联,两表头并联,流过两表头的电流相等,偏角相同,故A错误.
B.两表由相同的电流计分别改装成,两表量程不同电表内阻不同,量程大的内阻小,A1的内阻小于A2的内阻,故B错误;
CD.两电流表的内阻之比为1:5,两电流表并联时通过它们的电流之比为5:1,A1的读数为1A时,A2的读数为0.2A,干路中的电流为
1+0.2=1.2A
故C错误,D正确.
故选D.
考点:电流表改装成电压表.
【名师点晴】本题要对于安培表的内部结构要了解:小量程电流表(表头)与分流电阻并联而成.指针偏转角度取决于流过表头的电流大小.
5. 2020年11月10日,全国皮划艇静水锦标赛在浙江省丽水市水上运动中心开幕。大赛前,甲、乙两个运动员分别划动两艘皮划艇沿同一方向进行赛前训练,他们分别划动了一段时间后让各自的皮划艇自由滑行,一段时间后停下。他们及各自的皮划艇总质量相等,测速器测得甲、乙的v-t图像分别如图中的OAB、O'CD所示,图中AB//CD,则( )
A. 运动员乙较晚停下,乙做功更多
B. 乙划桨时间长,乙划桨时受到水反作用力的冲量大
C. 甲皮划艇早停下,甲划桨时受到水反作用力的冲量小
D. 甲在划桨时用力小
【答案】D
【解析】
【详解】由图像可知,减速阶段斜率相同,则加速度相同,水的阻力相同;最大速度相同。
A.由动能定理得 ,运动员乙加速阶段的位移小,乙做功WF小,A错误;
B.乙加速度阶段时间短,划桨时间短, B错误;
C. 由 ,甲皮划艇加速阶段的时间长,甲划桨时受到水反作用力的冲量I大,C错误;
D.由牛顿第二定律得 ,加速阶段甲的斜率小,加速度小,在划桨时用力F小,D正确。
故选D。
6. 如图所示为放在水平桌面上的沙漏计时器,从里面的沙子全部在上部容器里开始计时,沙子均匀地自由下落,到沙子全部落到下部容器里时计时结束,不计空气阻力和沙子间的影响,对计时过程取两个时刻:时刻一,下部容器内没有沙子,部分沙子正在做自由落体运动;时刻二,上、下容器内都有沙子,部分沙子正在做自由落体运动;认为沙子落到容器底部时速度瞬时变为零,下列说法正确的是( )
A. 时刻一,桌面对沙漏的支持力大小等于沙漏的总重力大小
B. 时刻一,桌面对沙漏的支持力大小大于沙漏的总重力大小
C. 时刻二,桌面对沙漏的支持力大小等于沙漏的总重力大小
D. 时刻二,桌面对沙漏的支持力大小小于沙漏的总重力大小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.时刻一,下部容器内没有沙子,部分沙子正在做自由落体运动。对整体分析,有一部分沙子有向下的加速度,则总重力大于桌面对沙漏的支持力,合力向下,故AB错误;
C.对时刻二分析,部分沙子做自由落体运动,设沙漏的总质量为m,空中正在下落的沙子质量为,沙漏中部细孔到底部静止沙子表面的高度为h,因细孔处速度很小,可视为零,故下落的沙子冲击底部静止沙子表面的速度为
沙子下落的时间为
设下落的沙子对底部静止沙子的冲击力为,在极短时间内,撞击在底部静止沙子表面的沙子质量为,取向上为正方向,由动量定理有
解得
空中的沙子质量
则
对沙漏受力分析,可知桌面对沙漏的支持力为
故C正确,D错误。
故选C
7. 如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子依次从a到b历时0.2 s,振子经a、b两点时速度相同,若它从b回到a的时间为1.2 s,则该振子的振动频率可能为( )
A. 1 Hz B. 1.25 Hz
C. 2 Hz D. 2.5 Hz
【答案】B
【解析】
【详解】分情况讨论,当振子回到a时速度方向水平向左,则
根据周期与频率的关系,可得
当n=1时,则有
当振子回到a时速度方向水平向右,则
可得
可知,振子的振动频率不可能为1Hz,2Hz,2.5Hz。
故选B。
8. 质量为m的物块与弹簧上端连接,弹簧的下端固定在挡板上,O点是弹簧处于原长状态时上端的位置,物块静止时位于A点。斜面上另外有B、C、D三点,,其中BD段粗糙,其余部分光滑,物块与斜面BD段间的动摩擦因数为,重力加速度为g,物块静止在A点时弹簧的弹性势能为E,用外力将物块拉到D点由静止释放,第一次经过O点时的速度大小为v,已知弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A. 物块从D点向下运动到A点的过程中,最大加速度大小为
B. 物块最终在A、B之间做往复运动
C. 物块在D点时的弹性势能为
D. 物块运动的全过程中因摩擦产生的热量为
【答案】C
【解析】
【详解】A.物块静止A点时,由平衡条件有
物块从D点向下运动到A点的过程中,在BD段动摩擦因数为
则
即物块在BD段所受的合力等于弹簧的弹力,分析知物块在D点时的合力最大,加速度最大,设为,根据牛顿第二定律可得
联立解得
故A错误;
B.物块在BD段上运动时,要克服摩擦力做功,系统的机械能不断减少,系统的平衡位置在A点,设A点沿斜面向下为处的点为E,则最终物块在E、B之间做简谐运动,故B错误;
C.设物块在D点时的弹性势能为,从D到O,由能量守恒定律得
根据在BD段动摩擦因数为
则
联立解得
故C正确;
D.最终物块在E、B之间做简谐运动,对全过程,运用能量守恒定律得
由于
所以物块位于B点和A点时,弹簧的弹性势能相等,均为E,联立解得,全过程中因摩擦产生的热量为
故D错误。
故选C。
9. 如图,质量的圆环套在光滑水平轨道上,质量的小球通过长的轻绳与圆环连接。现将细绳拉直,且与平行,小球以竖直向下的初速度开始运动,重力加速度。则( )
A. 运动过程中,小球和圆环系统的动量和机械能均守恒;
B. 在运动过程中,小球不能绕圆环做完整的圆周运动
C. 小球通过最低点时,小球的速度大小为
D. 从小球开始运动到小球运动到最高点这段时间内,圆环向右运动的位移大小为0.3m
【答案】D
【解析】
【详解】A.分析小球和圆环组成的系统可知,水平方向上不受外力,所以系统水平方向动量守恒,但竖直方向合外力不为零,动量不守恒,只有重力做功,则系统机械能守恒,故A错误;
B.若小球运动到最高点时,圆环和小球的速度大小分别为、,由水平方向动量守恒可知
由能量守恒可知
解得速度大小为
、
小球相对圆环的速度恰好为
所以小球可以绕圆环做完整的圆周运动,故B错误;
C.从开始运动到小球运动到最低点时,圆环和小球的速度大小分别为和,由水平方向动量守恒可知
由能量守恒可知
代入数据解得小球的速度大小为
故C错误;
D.小球从开始到运动到最高点的过程中,圆环向右运动的位移为x,则
解得
故D正确。
故选D。
10. 如图所示,D为理想二极管,R为滑动变阻器,、为电容器,且电容相等,P、Q为带电粒子,开关S闭合后,P、Q均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 、所带的电荷量不相等
B. 保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑,P加速向上运动,Q仍静止
C. 保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q仍静止
D. 保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q也加速向下运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.两电容器两端的电压都等于两端的电压,电容又相等,所以所带的电荷量相等,故A错误;
B.两电荷静止,电场力与重力等大反向,保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑时,两电容器两端的电压都变大,C2电压变大需要正向充电,二极管导通,场强变大,电场力变大,P、Q都加速向上运动,故B错误;
CD.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑时,电容器两端的电压变小,场强变小,电场力变小,P加速向下运动,因为二极管具有单向导电性,所以电压减小要放电二极管不导通,所带的电荷量不变,电压不变,场强不变,电场力不变,故Q仍静止,故C正确,D错误。
故选C。
第II卷(非选择题,共60分)
11. 某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表,设计的电路如图(a)所示.实验器材如下:待改装电压表(量程0 ~ 3 V,可视为理想电压表),定值电阻,压敏电阻,电源(4 V,内阻不计),开关S,导线.选用的压敏电阻阻值随压力F变化的规律如图(b).
(1)实验中随着压力F的增大,电压表的示数__________.(填“变大”“不变”或“变小”)
(2)为使改装后仪表的量程为0 ~ 160 N,且压力160 N对应电压表3V刻度,则定值电阻阻值__________,压力0 N对应电压表__________V刻度.
(3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀,想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布,应选用另一压敏电阻,其阻值与压力F变化关系式为__________.
【答案】 ①. 变大; ②. ; ③. ; ④. ;
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律可知,电压表的示数
由图(b)可知,压力越大越小,U越大,故电压表的示数变大;
(2)[2][3]由图(b)可知,当时,,此时电压表的示数,由
得
由图(b)可知,当时,,此时电压表的示数为
可见压力0N对应电压表1.5V刻度;
(3)[4]若选用图(b)的压敏电阻,则与压力F的关系式为
代入
可得U 与F的关系式为
这样改装后的仪表压力刻度分布是不均匀的.为了使压力刻度分布均匀,应另选用压敏电阻,且仍要满足量程为,N标在1.5V刻度,标在3V刻度.由于电压表的电压刻度是均匀分布的,所以电压和压力一定要满足线性关系,设
由时,,时,可得
又
解得
.
12. “验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法,两个实验装置的别在于:①悬挂重垂线的位置不同;②图甲中设计有一个支柱(通过调整,可使两球的,球心在同一水平线上,上面的小球被碰离开后,支柱立即倒下),图乙中没有支柱,图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上,重垂线只确定了O点的位置。(球A的质量为,球B的质量为)
(1)采用图甲的实验装置时,用20分度的游标卡尺测量小球的直径,则读数为________mm。
(2)实验中,两球质量需满足_______(选填““大于”、“小于”或“等于”)
(3)比较这两个实验装置,下列说法正确的是( )
A. 采用图甲的实验装置时,需要测出两小球的直径
B. 采用图乙的实验装置时,需要测出两小球的直径
C. 采用图乙的实验装置时,斜槽轨道末端的切线要求水平的,而采用图甲的实验装置则不需要
D. 为了减小误差,无论哪个图,都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E. 为了减小误差,采用图乙的实验装置时,应使斜槽末端水平部分尽量光滑
(4)若某同学按下图做实验时所用小球的质量分别为、,下图所示的实验记录纸上已标注了该实验的部分信息,若两球碰撞为弹性碰撞,请将碰后B球落点的位置记为F标注在下图中_______。
为了验证动量守恒,还有同学设计出其他装置,如下:
(5)如图所示,使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上,把白纸和复写纸附在墙上,记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验,测量出A、B两个小钢球的质量、,其他操作重复验证动量守恒时的步骤。、、为竖直记录纸上三个落点的平均位置,小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为,未放B球时,A球的落点是点,用刻度尺测量、、到的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
(6)若用如图装置也可以验证碰撞中的动量守恒,实验步骤与上述实验类似。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
【答案】(1)16.25
(2)大于 (3)ADE
(4) (5)A
(6)C
【解析】
【小问1详解】
该游标卡尺精确度为0.05mm,故读数为
【小问2详解】
由于碰撞后,二者速度需同向且向右,故需要大于;
【小问3详解】
A.采用图甲的实验装置时,为测出入射球碰撞后的水平位移,需要测出两小球的直径,故A正确;
B.采用图乙的实验装置时,不需要测出两小球的直径,故B错误;
C.不论采用哪个图做实验,斜槽轨道未端的切线都要求水平,故C错误;
D.为了减小误差,无论哪个图,都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故D正确
E.采用图乙的实验装置时,碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动,为减小实验误差,应使斜槽末端水平部分尽量光滑,故E正确。
故选ADE。
【小问4详解】
若碰撞为弹性碰撞,碰撞过程中系统动量守恒、机械能守恒,有
解得
所以碰后B球落地点到O点的距离与OE距离比为,标注位置如图
【小问5详解】
由于碰后两小球做平抛运动,故水平方向和竖直方向分别满足
解得
由动量守恒
整理得
故A正确,其余错误;
【小问6详解】
设抛出点到斜面落点距离为L,设斜面与竖直方向夹角为,则根据平抛规律
解得
由动量守恒
代入题中数据整理得
故选C。
13. 某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示,一个劲度系数、自然长度的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置粗细均匀的电阻率较大的金属杆上,弹簧是由不导电的材料制成的。迎风板面积,工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好,不计摩擦。定值电阻,电源的电动势,内阻。闭合开关,没有风吹时,弹簧处于自然长度,电压表的示数,某时刻由于风吹迎风板,待迎风板再次稳定时,电压表的示数变为。(电压表可看作理想表),试分析求解:
(1)此时风作用在迎风板上的力的大小;
(2)假设风(运动的空气)与迎风板作用后的速度变为零,空气的密度为,求风速的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
无风时金属杆接入电路的电阻为R1,有
解得
所以金属杆单位长度的电阻
有风时金属杆接入电路的电阻为R2有
解得
此时,弹簧的长度
根据平衡条件,此时的风力
【小问2详解】
设风速为v,在Δt时间内接触到吹风板的空气质量为Δm,则有
根据动量定理有
联立解得
14. 如图甲所示的电路中,只闭合开关,在电阻箱的阻值从0调节到最大值的过程中,两电压表的示数随电流表的示数变化的关系如下图乙中两条直线所示,其中电容器的电容。电路中的电流表和电压表均为理想电表。
(1)求电源的电动势;
(2)求电阻箱的最大阻值和电阻的阻值;
(3)现将电阻箱的阻值调成最大值的一半,单刀双掷开关拨到端,稳定后再拨到端。求从端拨到端至电路再次稳定的过程中流过电阻的电荷量。
【答案】(1)12V;(2)16Ω,2Ω;(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意可知,电压表的示数大于的示数,根据闭合电路欧姆定律,结合图乙可知
,
解得
,
(2)根据图乙可知,当电阻箱为零时,电压表的示数为3V,的示数为6V,此时回路电流1.5A,的阻值
电阻箱阻值最大时候,电压表的示数为9V,的示数为10V,此时回路电流0.5A,的阻值
电阻箱的最大阻值和的总电阻
解得
(3)将电阻箱的阻值调成最大值的一半,单刀双掷开关拨到端,此时电容器两端电压
再拨到端此时电容器两端电压
因为电容器极板电性发生变化,所以通过和的总电量
根据并联分流原理可知,通过的电荷量
15. 如图所示是一场杂技表演的舞台设计,不考虑演员的体型大小和花样动作,一辆质量的杂技车,前部为半径的四分之一圆弧光滑轨道,以速度,正水平向右撞上质量的静止箱子,并粘卡在一起运动,箱子顶部与轨道底端B点等高,原来静止在箱子上质量为的演员甲,随后从B点无摩擦滑上轨道至A处,并被抛向空中,恰好运动到最高处抱紧了静止悬吊在空中质量为的小演员乙,小演员乙同时松手,两人一起安全落到杂技车上无滑动地站稳,忽略杂技车和箱子受到地面的摩擦力,不计空气阻力,重力加速度取,求:
(1)杂技车与箱子碰撞后的速度,这次碰撞损失了多少机械能;
(2)小演员乙被抱紧时,重心应离箱子顶部水平面多高的位置;
(3)杂技车上表面的总长度至少要多长,两位演员才能安全落到车顶上。
【答案】(1),
(2)4.2m (3)2.16m
【解析】
【小问1详解】
把杂技车和箱子作为一个系统,规定向右为正方向,由系统动量守恒
解得
故这次碰撞损失机械能
小问2详解】
把杂技车、演员甲和箱子作为一个系统,水平方向动量守恒,当演员甲运动至演员乙时,三者水平速度相等,设为v2
由能量守恒
解得
【小问3详解】
演员甲和演员乙碰撞过程,水平方向动量守恒,设二者速度为v3
解得
此后演员甲和演员乙做平抛运动,此时杂技车恰好在二者正下方,设平抛运动时间为t
解得
t=0.6s
故杂技车顶长度为
联立解得
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江苏省苏州中学2024-2025学年度第一学期期中考试
高二物理
本试卷仅供内部教学使用,谢绝任何个人或公众号转载、发布、传播、牟利,违者追究法律责任。
本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间75分钟。所有答案均写在答题纸上。
第I卷(选择题,共40分)
1. 已知铜棒的截面积为S,密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,电子电量为e,若通过铜棒的电流强度为I,并认为铜棒中每一个铜原子贡献一个电子,则铜棒中自由电子定向移动的速率为( )
A B. C. D.
2. 如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作,如果再合上S2,则下列表述正确的是( )
A. 电源输出功率减小
B. L1上消耗的功率增大
C. 通过R1上电流增大
D. 通过R3上的电流增大
3. 研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面1、2、3,平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出,运动轨迹与平面1、2、3的交点依次为A、B、C。小球由A运动到B,竖直位移为,动能的变化量为,动量的变化量为;小球由B运动到C,竖直位移为,动能的变化量为,动量的变化量为。忽略空气阻力的影响,若y1=y2,则下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示电路,将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(0~3A)和电流表A2(0~0.6A),把改装后的两个电流表并联接入电路中测量电流,则下列说法中正确的是( )
A. A1和A2的指针偏角不同
B. A1和A2的内阻之比为5:1
C. A1的读数为1A时,A2的读数也为1A
D. A1的读数为1A时,干路中的电流为1.2A
5. 2020年11月10日,全国皮划艇静水锦标赛在浙江省丽水市水上运动中心开幕。大赛前,甲、乙两个运动员分别划动两艘皮划艇沿同一方向进行赛前训练,他们分别划动了一段时间后让各自的皮划艇自由滑行,一段时间后停下。他们及各自的皮划艇总质量相等,测速器测得甲、乙的v-t图像分别如图中的OAB、O'CD所示,图中AB//CD,则( )
A. 运动员乙较晚停下,乙做功更多
B. 乙划桨时间长,乙划桨时受到水反作用力的冲量大
C. 甲皮划艇早停下,甲划桨时受到水反作用力的冲量小
D. 甲在划桨时用力小
6. 如图所示为放在水平桌面上的沙漏计时器,从里面的沙子全部在上部容器里开始计时,沙子均匀地自由下落,到沙子全部落到下部容器里时计时结束,不计空气阻力和沙子间的影响,对计时过程取两个时刻:时刻一,下部容器内没有沙子,部分沙子正在做自由落体运动;时刻二,上、下容器内都有沙子,部分沙子正在做自由落体运动;认为沙子落到容器底部时速度瞬时变为零,下列说法正确的是( )
A. 时刻一,桌面对沙漏的支持力大小等于沙漏的总重力大小
B. 时刻一,桌面对沙漏的支持力大小大于沙漏的总重力大小
C. 时刻二,桌面对沙漏的支持力大小等于沙漏的总重力大小
D. 时刻二,桌面对沙漏的支持力大小小于沙漏的总重力大小
7. 如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子依次从a到b历时0.2 s,振子经a、b两点时速度相同,若它从b回到a的时间为1.2 s,则该振子的振动频率可能为( )
A. 1 Hz B. 1.25 Hz
C. 2 Hz D. 2.5 Hz
8. 质量为m的物块与弹簧上端连接,弹簧的下端固定在挡板上,O点是弹簧处于原长状态时上端的位置,物块静止时位于A点。斜面上另外有B、C、D三点,,其中BD段粗糙,其余部分光滑,物块与斜面BD段间的动摩擦因数为,重力加速度为g,物块静止在A点时弹簧的弹性势能为E,用外力将物块拉到D点由静止释放,第一次经过O点时的速度大小为v,已知弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A. 物块从D点向下运动到A点的过程中,最大加速度大小为
B. 物块最终在A、B之间做往复运动
C. 物块在D点时的弹性势能为
D. 物块运动的全过程中因摩擦产生的热量为
9. 如图,质量的圆环套在光滑水平轨道上,质量的小球通过长的轻绳与圆环连接。现将细绳拉直,且与平行,小球以竖直向下的初速度开始运动,重力加速度。则( )
A. 运动过程中,小球和圆环系统的动量和机械能均守恒;
B. 在运动过程中,小球不能绕圆环做完整的圆周运动
C. 小球通过最低点时,小球的速度大小为
D. 从小球开始运动到小球运动到最高点这段时间内,圆环向右运动的位移大小为0.3m
10. 如图所示,D为理想二极管,R为滑动变阻器,、为电容器,且电容相等,P、Q为带电粒子,开关S闭合后,P、Q均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 、所带的电荷量不相等
B. 保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑,P加速向上运动,Q仍静止
C. 保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q仍静止
D. 保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q也加速向下运动
第II卷(非选择题,共60分)
11. 某同学要把电压表改装成可直接测量压力仪表,设计的电路如图(a)所示.实验器材如下:待改装电压表(量程0 ~ 3 V,可视为理想电压表),定值电阻,压敏电阻,电源(4 V,内阻不计),开关S,导线.选用的压敏电阻阻值随压力F变化的规律如图(b).
(1)实验中随着压力F增大,电压表的示数__________.(填“变大”“不变”或“变小”)
(2)为使改装后仪表的量程为0 ~ 160 N,且压力160 N对应电压表3V刻度,则定值电阻阻值__________,压力0 N对应电压表__________V刻度.
(3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀,想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布,应选用另一压敏电阻,其阻值与压力F变化关系式为__________.
12. “验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法,两个实验装置的别在于:①悬挂重垂线的位置不同;②图甲中设计有一个支柱(通过调整,可使两球的,球心在同一水平线上,上面的小球被碰离开后,支柱立即倒下),图乙中没有支柱,图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上,重垂线只确定了O点的位置。(球A的质量为,球B的质量为)
(1)采用图甲的实验装置时,用20分度的游标卡尺测量小球的直径,则读数为________mm。
(2)实验中,两球质量需满足_______(选填““大于”、“小于”或“等于”)
(3)比较这两个实验装置,下列说法正确的是( )
A. 采用图甲的实验装置时,需要测出两小球的直径
B. 采用图乙的实验装置时,需要测出两小球的直径
C. 采用图乙的实验装置时,斜槽轨道末端的切线要求水平的,而采用图甲的实验装置则不需要
D. 为了减小误差,无论哪个图,都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E. 为了减小误差,采用图乙的实验装置时,应使斜槽末端水平部分尽量光滑
(4)若某同学按下图做实验时所用小球的质量分别为、,下图所示的实验记录纸上已标注了该实验的部分信息,若两球碰撞为弹性碰撞,请将碰后B球落点的位置记为F标注在下图中_______。
为了验证动量守恒,还有同学设计出其他装置,如下:
(5)如图所示,使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上,把白纸和复写纸附在墙上,记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验,测量出A、B两个小钢球的质量、,其他操作重复验证动量守恒时的步骤。、、为竖直记录纸上三个落点的平均位置,小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为,未放B球时,A球的落点是点,用刻度尺测量、、到的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
(6)若用如图装置也可以验证碰撞中的动量守恒,实验步骤与上述实验类似。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
13. 某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示,一个劲度系数、自然长度的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置粗细均匀的电阻率较大的金属杆上,弹簧是由不导电的材料制成的。迎风板面积,工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好,不计摩擦。定值电阻,电源的电动势,内阻。闭合开关,没有风吹时,弹簧处于自然长度,电压表的示数,某时刻由于风吹迎风板,待迎风板再次稳定时,电压表的示数变为。(电压表可看作理想表),试分析求解:
(1)此时风作用在迎风板上的力的大小;
(2)假设风(运动的空气)与迎风板作用后的速度变为零,空气的密度为,求风速的大小。
14. 如图甲所示电路中,只闭合开关,在电阻箱的阻值从0调节到最大值的过程中,两电压表的示数随电流表的示数变化的关系如下图乙中两条直线所示,其中电容器的电容。电路中的电流表和电压表均为理想电表。
(1)求电源的电动势;
(2)求电阻箱的最大阻值和电阻的阻值;
(3)现将电阻箱的阻值调成最大值的一半,单刀双掷开关拨到端,稳定后再拨到端。求从端拨到端至电路再次稳定的过程中流过电阻的电荷量。
15. 如图所示是一场杂技表演的舞台设计,不考虑演员的体型大小和花样动作,一辆质量的杂技车,前部为半径的四分之一圆弧光滑轨道,以速度,正水平向右撞上质量的静止箱子,并粘卡在一起运动,箱子顶部与轨道底端B点等高,原来静止在箱子上质量为的演员甲,随后从B点无摩擦滑上轨道至A处,并被抛向空中,恰好运动到最高处抱紧了静止悬吊在空中质量为的小演员乙,小演员乙同时松手,两人一起安全落到杂技车上无滑动地站稳,忽略杂技车和箱子受到地面的摩擦力,不计空气阻力,重力加速度取,求:
(1)杂技车与箱子碰撞后的速度,这次碰撞损失了多少机械能;
(2)小演员乙被抱紧时,重心应离箱子顶部水平面多高的位置;
(3)杂技车上表面的总长度至少要多长,两位演员才能安全落到车顶上。
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