内容正文:
2023级高二年级第一学期第二次考试
物理学科试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束以后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求的。
1. 如图所示,具有一定质量的小球A固定在轻杆一端,另一端挂在小车支架的O点。用手将小球拉至水平,此时小车静止于光滑水平面上,放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起,则在此过程中小车将( )
A. 向右运动 B. 向左运动
C. 静止不动 D. 小球下摆时,车向左运动,碰撞后又静止
【答案】D
【解析】
【详解】以小球和小车为系统,水平方向上,系统不受外力,因此在水平方向动量守恒。小球下落过程中,水平方向具有向右的分速度,因系统动量守恒,小车要向左运动。当撞到橡皮泥时,小球和小车合为一体,速度相同,因开始时系统动量为零,则最后小车和小球都会静止。
故选D。
2. 一辆电动自行车的铭牌上给出了如图的技术参数表:
规格
后轮驱动直流永磁毂电机
最高时速
20km/h
额定电压
60V
续行里程
40km
额定电流
8A
由此表可知,此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率( )
A. 480W B. 320W C. 2400W D. 160W
【答案】A
【解析】
【详解】此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率
P=IU=8×60W=480W
故选A。
3. 城市进入高楼时代后,高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。假设一个质量为50g的鸡蛋从45m高处由静止释放后,砸到地面的一个安全帽上,鸡蛋壳与安全帽的作用时间为5.0×10-4s,重力加速度g取10m/s2,则安全帽受到的平均冲击力大小约为( )
A. 50N B. 300N C. 3000N D. 5000N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】鸡蛋下落过程,有
鸡蛋壳与安全帽的作用,应用动量定理有
联立可得
故选C。
4. 交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示,其工作原理如图乙所示,传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法中正确的是( )
A. 电压表的示数变大,电流表的示数变小
B. 电压表的示数变小,电流表的示数变小
C. 酒精气体浓度越大,电源的输出功率越大
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】AB.当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,R的阻值减小,电路总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中电流I变大,故电流表的示数变大,R两端电压为
U=E-I(R0+r)
U变小,故电压表的示数变小,故AB错误;
C.因为不知道外电阻R0+R与电源内阻r的关系,所以无法判断电源的输出功率如何变化,故C错误;
D.电压表示数为
U=E-I(R0+r)
电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为
保持不变,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,质量m=60 kg的人,站在质量M=300 kg的车的一端,车长L=3 m,相对于地面静止。当车与地面间的摩擦可以忽略不计时,人由车的一端走到另一端的过程中,车将( )
A. 后退0.8 m
B. 后退0.7 m
C. 后退0.6 m
D. 后退0.5 m
【答案】D
【解析】
【详解】人车组成的系统动量守恒,则
人和车运动时间相同,有
且
解得车后退的距离
6. 如图所示,在同一均匀介质中,有波源和,其平衡位置坐标分别为(-4cm,0)、(4cm,0),它们的振动频率相同,振动方向均垂直xoy平面,步调相反,波长均为。若以O为圆心,为半径作圆,那么此圆周上振动加强的点有( )
A. 5个 B. 6个 C. 7个 D. 8个
【答案】D
【解析】
【详解】两波源频率相等,步调相反,则振动加强点满足
(n=±0,±1,±2,±3…)
空间n相等的所用加强点处于同一条双曲线上,与圆周有两个交点,在两波源连线上,令加强点到S1间距为x1。则有
(n=±0,±1,±2,±3…)
其中
解得
可知,n可取-2、-1、0、1,结合上述,根据加强点构成的双曲线的对称性可知,圆周上振动加强的点有8个。
故选D。
7. 2023年7月12日,中国载人航天工程办公室披露,中国计划在2030年前实现载人登月。假设将来我国宇航员登陆月球成功后,在月球表面做单摆实验,测得摆长为L的单摆振动周期为T,已知月球的半径为R,万有引力常量为G。下列表达正确的是( )
A. 若增加摆长,则振动周期变小 B. 若增加摆锤质量,则振动周期变大
C. 月球的第一宇宙速度为 D. 月球的质量为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据单摆的周期公式
若增加摆长,则振动周期变大,而振动周期与摆锤质量无关,故AB错误;
CD.根据万有引力提供向心力有
可得
,
故C正确,D错误。
故选C。
8. 由高压水枪竖直向上喷出的水柱,将一个质量为的小铁盒开口向下倒顶在空中,铁盒悬停在距离水枪口的距离为。已知水以恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出,向上运动并冲击铁盒后,水流以不变的速率竖直返回;忽略水在与盒作用时水的重力的影响,水的密度为,,则下列说法正确的是( )
A. 水冲击铁盒后以的速度返回 B. 水枪的输出功率为
C. 水从水枪口喷出的速度为 D. 铁盒悬停受到水的冲击力为
【答案】C
【解析】
【详解】ACD.设水从水枪口喷出的速度为,极短时间内水与小铁盒作用过程中对水由动量定理可得
水从枪口喷出到铁盒处由
其中铁盒悬停受到水的冲击力为
根据牛顿第三定律,铁盒对水的作用力为
又
解得
故AD错误,C正确;
B.时间内从枪口喷出水的动能为
根据动能定理
又
则水枪的输出功率为
故B错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全选对得4分,选对但选不全得2分,有错选得0分。
9. 一单摆在地球表面做受迫振动、共振曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A. 则该单摆的摆长约为
B. 若摆长减小,则共振曲线的峰值向左偏移
C. 当驱动力频率为时,振幅最大
D. 若在月球上做实验,共振曲线的峰值向左偏移
【答案】CD
【解析】
【详解】AC.由图可知单摆的固有频率为0.5Hz,即当驱动力频率为0.5Hz时,振幅最大,则周期
根据单摆周期公式
可得该单摆的摆长约为
故A错误,C正确;
B.若摆长减小,根据,可知固有周期变小,固有频率变大,则共振曲线的峰值向右偏移,故B错误;
D.若在月球上做实验,月球上重力加速度g变小,根据,可知周期变大,固有频率变小,则共振曲线的峰值向左偏移,故D正确。
故选CD。
10. 如图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,定值电阻,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中,
C. 调整滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端,电源输出功率先增大后减小
D. 调整滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端,电源的效率一直增大
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.将R看成电源内阻的一部分,当
时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为
即图中
又
求得
故AB正确;
CD.的滑片从最右端滑到最左端,接入电路的阻值增大,外电阻增大,因
所以,外电阻大于电源内阻,则电源的输出功率减小;电源的效率为
即随着的增大,增大,故C错误,D正确。
故选ABD。
11. 如图所示,质量为M的长木板A静止在光滑的水平面上,有一质量为m的小滑块B以初速度v0从左侧滑上木板,且恰能滑离木板,滑块与木板间动摩擦因数为μ.下列说法中正确的是
A. 若只增大v0,则滑块滑离木板过程中系统产生的热量增加
B. 若只增大M,则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量减少
C. 若只减小m,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少
D. 若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.滑块滑离木板过程中系统产生的热量等于滑动摩擦力与相对位移的乘积
因为相对位移没变,所以产生热量不变,故A错误;
B.由极限法,当M很大时,长木板运动的位移xM会很小,滑块的位移等于xM+L很小,对滑块根据动能定理:
可知滑块滑离木板时的速度v1很大,把长木板和小滑块看成一个系统,满足动量守恒
可知长木板的动量变化比较小,所以若只增大M,则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量减少,故B正确;
C.采用极限法:当m很小时,摩擦力也很小,m的动量变化很小,把长木板和小滑块看成一个系统,满足动量守恒,那么长木板的动量变化也很小,故C正确;
D.当μ很小时,摩擦力也很小,长木板运动的位移xM会很小,滑块的位移等于xM+L也会很小,故D正确.
故选BCD.
12. 如图所示,在水平地面上,有两个用轻质弹簧相连的物块A和B,它们的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,现将一个质量也为m的物体C从A的正上方一定高度处由静止释放,C和A相碰后立即粘在一起,之后在竖直方向做简谐运动。在简谐运动过程中,物体B对地面的最小弹力为,则以下说法正确的是( )
A. 简谐运动的振幅为2.5mg/k
B. C和A相碰后立即减速向下运动
C. B对地面的最大弹力为5.5mg
D. 若C物体从更高的位置释放,碰后粘在一起向下运动速度最大的位置会更低
【答案】AC
【解析】
【详解】B.C和A相碰前,对A有
C和A相碰后,则AC先向下加速运动,选项B错误;
A.当弹力等于AC的重力时AC处于平衡状态,有
解得平衡位置时弹簧的形变量为
处于压缩状态;
当B对地面弹力最小时,对B分析,则有
故弹簧此时形变量
此时弹簧处于伸长状态;
故简谐运动的振幅为
选项A正确;
C.当AC运动到最低点时,B对地面的弹力最大;由对称性可知,此时弹簧的形变量为
此时弹力为
B对地面的弹力为
选项C正确;
D. AC碰后粘在一起向下运动速度最大的位置即为AC处于平衡状态的位置,此时弹力等于AC的重力,即
因此若C物体从更高的位置释放,碰后粘在一起向下运动速度最大的位置不变,选项D错误。
故选AC。
13. 汤姆孙发现电子的质谱装置示意图如图所示,两块水平正对放置的平行金属板,板长为L,两板间距以及板右端到屏的距离均为L,为垂直于屏的中心轴线。一电子从O点以水平初速度v0射入两板间,若在两极板间加大小为U的电压,电子从A点射出极板,最终打在屏上B点。已知的距离为L,下列说法正确的是( )
A. OA在竖直方向的距离为
B. OA在竖直方向的距离为
C. 电子的比荷为
D. 电子的比荷为
【答案】BC
【解析】
【分析】本题考查带电粒子在电场中的偏转。带电粒子先在电场中偏转,再做匀速直线运动。
【详解】AB.记A点速度与水平方向夹角为,
解得
故A错误,B正确;
CD.根据偏转位移公式
电子比荷
故C正确,D错误。
故选BC。
三、实验题:本题共2小题,共20分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
14.
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中
①下列器材和操作最合理的是__________(图中的球均较小)。
A.B.C.D.
②实验过程中,下列做法正确的是__________。
A.用刻度尺量出从悬点到摆球间细线长的距离,作为单摆摆长
B.用秒表测量单摆完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期
C.单摆偏离平衡位置的角度越大越好
D.为了减小误差,应该在摆球经过最低点时开始计时
③实验测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是__________(选填字母序号)。
A.开始摆动时振幅较小,其他操作与计算均正确
B.小球的质量m较大,其他操作与计算均正确
C.开始计时时,过早按下秒表,其他操作与计算均正确
D.测量周期时,误将摆球n次全振动的时间记为次全振动的时间,其他操作与计算均正确
(2)某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律,装置如图甲所示,两个滑块上固定有宽度相同的挡光片,测得滑块(含挡光片)的质量分别为M、两个光电门、与数字计时器相连,能测出挡光片通过光电门时的挡光时间。
①实验开始应先调节气垫导轨水平。接通气垫导轨装置的电源,调节导轨下面的螺母,轻推滑块M,当M通过光电门、的时间__________,则导轨水平。
②用游标卡尺测量两挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片的宽度__________cm。
③将滑块M静置于两光电门之间,将滑行器m置于光电门右侧。用于推动m,使m获得水平向左的速度经过光电门并与M发生碰撞且被弹回,再次经过光电门。光电门先后记录的挡光时间为、,光电门记录的挡光时间为,在误差允许的范围内,本次实验中若表达式__________(用M、m、、、表示)成立,则动量守恒定律成立。
【答案】(1) ①. D ②. D ③. C
(2) ①. 相等 ②. 0.450 ③.
【解析】
【小问1详解】
[1]为了保证小球摆动过程中摆线长度保持不变,摆线先选用细丝线,并且摆线上端用铁夹固定;为了减小空气阻力的影响,摆球应选择密度较大的铁球。
故选D。
[2]A.用刻度尺量出从悬点到摆球间细线长的距离,再加上小球半径作为单摆摆长,故A错误;
B.为了减小误差,应用秒表测量摆球次全振动的时间记为,然后求出单摆周期
故B错误;
C.为了保证小球摆动做简谐运动,单摆偏离平衡位置的角度应小于,故C错误;
D.为了减小误差,应该在摆球经过最低点时开始计时,故D正确。
故选D。
[3]根据单摆周期公式
可得
A.开始摆动时振幅较小,其他操作与计算均正确,并不影响重力加速度的测量,故A错误;
B.小球的质量m较大,其他操作与计算均正确,并不影响重力加速度的测量,故B错误;
C.开始计时时,过早按下秒表,其他操作与计算均正确,则周期测量值偏大,导致重力加速度测量值偏小,故C正确;
D.测量周期时,误将摆球n次全振动的时间记为次全振动的时间,其他操作与计算均正确,则周期测量值偏小,导致重力加速度测量值偏大,故D错误。
故选C。
【小问2详解】
[1]实验要求滑块做匀速运动,则使得滑块通过光电门、的时间相等,则导轨水平。
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图乙可知挡光片的宽度为
[3]根据动量守恒可得
又
所以
即
15. 小明同学打算估测5个相同规格电阻的阻值。现有一个量程为的电流表、一个电池组(电动势不大于、内阻未知)、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),开关和导线若干。他设计了如图(a)所示的电路,实验步骤如下:
第一步:把5个待测电阻分别单独接入之间,发现电流表的示数基本一致,据此他认为5个电阻的阻值相等,均设为。
第二步:取下待测电阻,在之间接入定值电阻,记下电流表的示数。
第三步:取下定值电阻,将个,3,4,5)待测电阻串联后接入之间,记下串联待测电阻的个数与电流表对应示数请完成如下计算和判断:
(1)第一步中,拆除接入之间电阻前,应先____________________。
(2)根据上述第二步,与的关系式是_________________。
(3)定义,则与的关系式是_________________。
(4)已知,实验测得,得到数据如下表:
1
2
3
4
5
0.34
0.28
0.24
0.22
0.20
2.500
1.998
1.495
1.030
0.495
根据上述数据作出图像,如图(b)所示,可得______(保留2位有效数字),同时可得______V(保留2位有效数字)。
(5)本实验中电流表内阻对Y的测量值有无影响,请说明理由________。
【答案】(1)先断开开关
(2)
(3)
(4) ①. 2.0 ②. 4.0
(5)根据,可知电流表的内阻对Y的测量值没有影响
【解析】
【小问1详解】
第一步中,拆除接入之间电阻前,应先断开开关;
【小问2详解】
由闭合电路欧姆定律得
整理得
【小问3详解】
A、B间接入n个待测电阻后,由闭合电路欧姆定律得
又
由以上整理得
【小问4详解】
[1][2]由
变形得
结合图(b)得
又 解得
【小问5详解】
如果考虑电流表的内阻,则有
和
整理得
显然电流表的内阻对Y的测量值没有影响。
四、计算题:本题共3小题,共36分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。(答案可含根号)
16. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动,0~4s内波源的振动图像如图甲,t=4s时刻的波形图如图乙。
(1)该波的传播速度;
(2)波源在0~6s内通过的路程;
(3)x=6m处的质点第一次到达波峰的时刻。
【答案】(1)0.5m/s;(2)24cm;(3)13s
【解析】
【详解】(1)由图甲可知该波的周期为
由图乙可知该波的波长为
则该波的传播速度为
(2)由图甲可知该波的振幅为
由于
则波源在0~6s内通过的路程为
(3)由题图甲、乙知,时波峰在1.5m处,该波峰要传到6m处,需要的时间为
所以处的质点第一次到达波峰的时刻为
17. 如图所示,质量mA=0.8 kg、带电荷量q=-4×10-3 C的A球用长l=0.8 m的不可伸长的绝缘轻线悬吊在O点,O点右侧有竖直向下的匀强电场,场强E=5×103 N/C.质量mB=0.2 kg、不带电的B球静止在光滑水平轨道上,右侧紧贴着压缩并锁定的水平轻质弹簧,弹簧右端与固定挡板连接,弹性势能为3.6 J.现将A球拉至左边与圆心等高处由静止释放,将弹簧解除锁定,B球离开弹簧后,恰好与第一次运动到最低点的A球相碰,并结合为一整体C,同时撤去水平轨道.A、B、C均可视为质点,线始终未被拉断,不计空气阻力,g=10 m/s2.求:
(1)碰撞过程中A球对B球做的功;
(2)碰后C第一次离开电场时的速度大小;
【答案】(1)-3.2 J (2)4m/s
【解析】
【详解】(1)由题可得
mA=mAgl
vA=4 m/s
Ep= mB
vB=6 m/s
以vA的方向为正方向,由动量守恒得
mAvA-mBvB=(mA+mB)vC
vC=2 m/s
A对B所做的功
W=mB-Ep=-3.2 J
(2)碰后,整体C受到竖直向上的电场力
F=|q|E=20 N
G=mCg=10 N
因F-mCg>mC,整体C做类平抛运动
水平方向上:
x=vCt
竖直方向上:
y=at2
其中
a==10 m/s2
圆的方程:
(y-l)2+x2=l2
解得:
x=0.8 m
y=0.8 m
C刚好在圆心等高处将轻线拉直,水平分速度变为零.此时C向上的速度为
v0=at=4 m/s
设C运动到最高点速度为v1,由动能定理得
mC-mC=(F-mCg)l
v1=4m/s
18. 为了解决物流公司装卸货物时因抛掷物品造成物品损坏的问题,便设计了如图所示的缓冲转运装置,卸货时缓冲装置A的左侧紧靠静止的物流大货车,其右侧紧靠转运车B,包裹C可以从缓冲装置A的光滑曲面的不同高度h处由静止滑下,经粗糙的水平部分,滑上转运车B并最终停在转运车B上被运走,B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平部分间的动摩擦因数均为,缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为,转运车B与水平地面间的摩擦可忽略。A、B的质量均为,A、B水平部分的长度均为。包裹C可视为质点且无其他包裹影响,重力加速度。C与挡板发生碰撞的时间极短,碰撞时间和损失的机械能都可忽略,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若要求包裹C在缓冲装置A上运动时A不动,则包裹C的质量最大不超过多少?
(2)若某包裹的质量为,为使该包裹能停在转运车B上,则该包裹释放时的高度h应满足什么条件?
(3)若某包裹的质量为,为使该包裹能滑上转运车B上,则该包裹释放时h的最小值应是多少?
【答案】(1);(2) ;(3)
【解析】
【详解】(1)A不运动需要满足
解得
(2)因C的质量为,故装置A始终处于静止状态,①放C的高度最小时,C恰好能滑上B车,即达到B的左端速度为零,由动能定理得
解得
②释放C的高度最大时,C滑上B车与挡板碰撞后返回到B的左端时恰好与B共速,C由释放到第一次达到B的左端的过程,由动能定理得
C与B相互作用的全过程,两者组成的系统满足动量守恒,取向右为正方向,则
由功能关系得
解得
综上可知满足要求的释放高度应满足
(3)因C的质量为,故装置A和B会一起运动,释放C的高度最小时(设为),C滑上B车时,A、B、C三者共速,C由释放到曲面轨道最低点的过程,由动能定理得
C在A的水平部分滑动过程,A、B组成的整体加速度为,C的加速度为,取向右为正方向,根据牛顿第二定律得
解得
解得
达到共速,有
,
由位移关系得
解得
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2023级高二年级第一学期第二次考试
物理学科试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束以后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求的。
1. 如图所示,具有一定质量的小球A固定在轻杆一端,另一端挂在小车支架的O点。用手将小球拉至水平,此时小车静止于光滑水平面上,放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起,则在此过程中小车将( )
A. 向右运动 B. 向左运动
C. 静止不动 D. 小球下摆时,车向左运动,碰撞后又静止
2. 一辆电动自行车的铭牌上给出了如图的技术参数表:
规格
后轮驱动直流永磁毂电机
最高时速
20km/h
额定电压
60V
续行里程
40km
额定电流
8A
由此表可知,此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率( )
A. 480W B. 320W C. 2400W D. 160W
3. 城市进入高楼时代后,高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。假设一个质量为50g的鸡蛋从45m高处由静止释放后,砸到地面的一个安全帽上,鸡蛋壳与安全帽的作用时间为5.0×10-4s,重力加速度g取10m/s2,则安全帽受到的平均冲击力大小约为( )
A. 50N B. 300N C. 3000N D. 5000N
4. 交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示,其工作原理如图乙所示,传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法中正确的是( )
A. 电压表的示数变大,电流表的示数变小
B. 电压表的示数变小,电流表的示数变小
C. 酒精气体浓度越大,电源的输出功率越大
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
5. 如图所示,质量m=60 kg的人,站在质量M=300 kg的车的一端,车长L=3 m,相对于地面静止。当车与地面间的摩擦可以忽略不计时,人由车的一端走到另一端的过程中,车将( )
A. 后退0.8 m
B. 后退0.7 m
C. 后退0.6 m
D. 后退0.5 m
6. 如图所示,在同一均匀介质中,有波源和,其平衡位置坐标分别为(-4cm,0)、(4cm,0),它们的振动频率相同,振动方向均垂直xoy平面,步调相反,波长均为。若以O为圆心,为半径作圆,那么此圆周上振动加强的点有( )
A. 5个 B. 6个 C. 7个 D. 8个
7. 2023年7月12日,中国载人航天工程办公室披露,中国计划在2030年前实现载人登月。假设将来我国宇航员登陆月球成功后,在月球表面做单摆实验,测得摆长为L的单摆振动周期为T,已知月球的半径为R,万有引力常量为G。下列表达正确的是( )
A. 若增加摆长,则振动周期变小 B. 若增加摆锤质量,则振动周期变大
C. 月球的第一宇宙速度为 D. 月球的质量为
8. 由高压水枪竖直向上喷出的水柱,将一个质量为的小铁盒开口向下倒顶在空中,铁盒悬停在距离水枪口的距离为。已知水以恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出,向上运动并冲击铁盒后,水流以不变的速率竖直返回;忽略水在与盒作用时水的重力的影响,水的密度为,,则下列说法正确的是( )
A. 水冲击铁盒后以的速度返回 B. 水枪的输出功率为
C. 水从水枪口喷出的速度为 D. 铁盒悬停受到水的冲击力为
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全选对得4分,选对但选不全得2分,有错选得0分。
9. 一单摆在地球表面做受迫振动、共振曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A. 则该单摆的摆长约为
B. 若摆长减小,则共振曲线的峰值向左偏移
C. 当驱动力频率为时,振幅最大
D. 若在月球上做实验,共振曲线的峰值向左偏移
10. 如图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,定值电阻,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中,
C. 调整滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端,电源输出功率先增大后减小
D. 调整滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端,电源的效率一直增大
11. 如图所示,质量为M的长木板A静止在光滑的水平面上,有一质量为m的小滑块B以初速度v0从左侧滑上木板,且恰能滑离木板,滑块与木板间动摩擦因数为μ.下列说法中正确的是
A. 若只增大v0,则滑块滑离木板过程中系统产生的热量增加
B. 若只增大M,则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量减少
C. 若只减小m,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少
D. 若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小
12. 如图所示,在水平地面上,有两个用轻质弹簧相连的物块A和B,它们的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,现将一个质量也为m的物体C从A的正上方一定高度处由静止释放,C和A相碰后立即粘在一起,之后在竖直方向做简谐运动。在简谐运动过程中,物体B对地面的最小弹力为,则以下说法正确的是( )
A. 简谐运动的振幅为2.5mg/k
B. C和A相碰后立即减速向下运动
C. B对地面的最大弹力为5.5mg
D. 若C物体从更高的位置释放,碰后粘在一起向下运动速度最大的位置会更低
13. 汤姆孙发现电子的质谱装置示意图如图所示,两块水平正对放置的平行金属板,板长为L,两板间距以及板右端到屏的距离均为L,为垂直于屏的中心轴线。一电子从O点以水平初速度v0射入两板间,若在两极板间加大小为U的电压,电子从A点射出极板,最终打在屏上B点。已知的距离为L,下列说法正确的是( )
A. OA在竖直方向的距离为
B. OA在竖直方向的距离为
C. 电子的比荷为
D. 电子的比荷为
三、实验题:本题共2小题,共20分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
14.
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中
①下列器材和操作最合理的是__________(图中的球均较小)。
A.B.C.D.
②实验过程中,下列做法正确的是__________。
A.用刻度尺量出从悬点到摆球间细线长的距离,作为单摆摆长
B.用秒表测量单摆完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期
C.单摆偏离平衡位置的角度越大越好
D.为了减小误差,应该在摆球经过最低点时开始计时
③实验测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是__________(选填字母序号)。
A.开始摆动时振幅较小,其他操作与计算均正确
B.小球的质量m较大,其他操作与计算均正确
C.开始计时时,过早按下秒表,其他操作与计算均正确
D.测量周期时,误将摆球n次全振动的时间记为次全振动的时间,其他操作与计算均正确
(2)某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律,装置如图甲所示,两个滑块上固定有宽度相同的挡光片,测得滑块(含挡光片)的质量分别为M、两个光电门、与数字计时器相连,能测出挡光片通过光电门时的挡光时间。
①实验开始应先调节气垫导轨水平。接通气垫导轨装置的电源,调节导轨下面的螺母,轻推滑块M,当M通过光电门、的时间__________,则导轨水平。
②用游标卡尺测量两挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片的宽度__________cm。
③将滑块M静置于两光电门之间,将滑行器m置于光电门右侧。用于推动m,使m获得水平向左的速度经过光电门并与M发生碰撞且被弹回,再次经过光电门。光电门先后记录的挡光时间为、,光电门记录的挡光时间为,在误差允许的范围内,本次实验中若表达式__________(用M、m、、、表示)成立,则动量守恒定律成立。
15. 小明同学打算估测5个相同规格电阻的阻值。现有一个量程为的电流表、一个电池组(电动势不大于、内阻未知)、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),开关和导线若干。他设计了如图(a)所示的电路,实验步骤如下:
第一步:把5个待测电阻分别单独接入之间,发现电流表的示数基本一致,据此他认为5个电阻的阻值相等,均设为。
第二步:取下待测电阻,在之间接入定值电阻,记下电流表的示数。
第三步:取下定值电阻,将个,3,4,5)待测电阻串联后接入之间,记下串联待测电阻的个数与电流表对应示数请完成如下计算和判断:
(1)第一步中,拆除接入之间电阻前,应先____________________。
(2)根据上述第二步,与的关系式是_________________。
(3)定义,则与的关系式是_________________。
(4)已知,实验测得,得到数据如下表:
1
2
3
4
5
0.34
0.28
0.24
0.22
0.20
2.500
1.998
1.495
1.030
0.495
根据上述数据作出图像,如图(b)所示,可得______(保留2位有效数字),同时可得______V(保留2位有效数字)。
(5)本实验中电流表内阻对Y的测量值有无影响,请说明理由________。
四、计算题:本题共3小题,共36分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。(答案可含根号)
16. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动,0~4s内波源的振动图像如图甲,t=4s时刻的波形图如图乙。
(1)该波的传播速度;
(2)波源在0~6s内通过的路程;
(3)x=6m处的质点第一次到达波峰的时刻。
17. 如图所示,质量mA=0.8 kg、带电荷量q=-4×10-3 C的A球用长l=0.8 m的不可伸长的绝缘轻线悬吊在O点,O点右侧有竖直向下的匀强电场,场强E=5×103 N/C.质量mB=0.2 kg、不带电的B球静止在光滑水平轨道上,右侧紧贴着压缩并锁定的水平轻质弹簧,弹簧右端与固定挡板连接,弹性势能为3.6 J.现将A球拉至左边与圆心等高处由静止释放,将弹簧解除锁定,B球离开弹簧后,恰好与第一次运动到最低点的A球相碰,并结合为一整体C,同时撤去水平轨道.A、B、C均可视为质点,线始终未被拉断,不计空气阻力,g=10 m/s2.求:
(1)碰撞过程中A球对B球做的功;
(2)碰后C第一次离开电场时的速度大小;
18. 为了解决物流公司装卸货物时因抛掷物品造成物品损坏的问题,便设计了如图所示的缓冲转运装置,卸货时缓冲装置A的左侧紧靠静止的物流大货车,其右侧紧靠转运车B,包裹C可以从缓冲装置A的光滑曲面的不同高度h处由静止滑下,经粗糙的水平部分,滑上转运车B并最终停在转运车B上被运走,B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平部分间的动摩擦因数均为,缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为,转运车B与水平地面间的摩擦可忽略。A、B的质量均为,A、B水平部分的长度均为。包裹C可视为质点且无其他包裹影响,重力加速度。C与挡板发生碰撞的时间极短,碰撞时间和损失的机械能都可忽略,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若要求包裹C在缓冲装置A上运动时A不动,则包裹C的质量最大不超过多少?
(2)若某包裹的质量为,为使该包裹能停在转运车B上,则该包裹释放时的高度h应满足什么条件?
(3)若某包裹的质量为,为使该包裹能滑上转运车B上,则该包裹释放时h的最小值应是多少?
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