天津市武清区杨村第一中学2024-2025高三下学期开学考物理试卷
2025-02-24
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-开学 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | 天津市 |
| 地区(区县) | 武清区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.52 MB |
| 发布时间 | 2025-02-24 |
| 更新时间 | 2025-02-24 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-02-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50607974.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2024-2025学年度高三年级下学期开学学业质量检测
物理试卷
考试时间60分钟
一、单选题(每小题5分,共25分。每小题给出的四个选项中,只有一个正确选项)
1.2024年4月20日,我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素,标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题,实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性,其衰变方程为,半衰期约为5730年。下列相关说法正确的是( )
A.碳14发生的是衰变
B.X是来自原子核外的电子
C.的比结合能比的大
D.10个碳14经过5730年有5个发生衰变
2.海上航行的船只大都装备有随时可用的充气救生船。充气船使用时在船的浮筒内充入气体,充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大,若将充气船放置在海上,则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比( )
A.内能更小 B.压强更大
C.分子数密度更小 D.单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数增多
3.2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,发射取得圆满成功。70后、80后、90后航天员齐聚“天宫”,完成中国航天史上第5次“太空会师”。飞船入轨后先在近地轨道上进行数据确认,后经椭圆转移轨道与在运行轨道上做匀速圆周运动的空间站组合体完成自主快速交会对接,其变轨过程可简化为如图所示,假设除了变轨瞬间,飞船在轨道上运行时均处于无动力航行状态。下列说法正确的是( )
A.飞船在近地轨道的A点减速后进入转移轨道
B.飞船在转移轨道上的A点速度大于点速度
C.飞船在近地轨道时的速度小于在运行轨道时的速度
D.飞船在近地轨道时的周期大于在运行轨道时的周期
4.如图所示为我国古代科学家张衡制成的地动仪。当地震波传到地动仪时,质量为m的铜珠离开龙口,落入蟾蜍口中。设铜珠离开龙口时初速度为零,蟾蜍口到龙口的高度为h,铜珠下落到蟾蜍口后经时间t其速度减为零,重力加速度为g,不计空气阻力。以下说法正确的是( )
A.铜珠从离开龙口下落到蟾蜍口过程中受到重力的冲量大小为
B.铜珠接触蟾蜍口到速度减为零过程中蟾蜍口对铜珠的冲量大小为
C.铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小
D.铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小为
5.一辆玩具汽车在水平地面上做直线运动,其速度与时间的关系如图所示。已知玩具汽车的质量为2kg,运动过程中受到的阻力始终为车重的0.1倍,取重力加速度。下列说法正确的是( )
A.时,汽车距离出发点最远
B.时间内,牵引力对汽车做的功为54J
C.时间内,刹车额外产生的制动力大小为6N
D.时间内,汽车克服阻力做的功为28J
二、多选题(每小题5分,共15分。每小题给出的四个选项中,至少有两个正确选项,全部选对得5分,选对但不全得3分,错选或多选不得分。)
6.今年雨水多,很多楼房都出现了外墙漏水现象。某维修工人用一根绳索吊着自己,脚蹬着竖直墙壁,悬停在空中修补外墙。简化受力如图所示,工人及其装备的总重量为G,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为,墙壁对工人的支持力大小为,则( )
A.
B.
C.若缓慢增加悬绳的长度,与的合力将变大
D.若缓慢减小悬绳的长度,增大,增大
7.在x轴上A、B两点处分别有点电荷Q1和Q2,两点电荷形成的静电场中,取无穷远处电势为零,x轴上各点的电势随x变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.Q1带正电,Q2带负电
B.P点的电场强度为零
C.将电子(负电)从P1点沿x轴正方向移到P点的过程中,电子的电势能不断减小
D.电子仅在电场力作用下从P1点沿x轴正方向运动到P点的过程中,加速度逐渐减小
8.如图,间距为L的两根金属导轨平行放置并固定在绝缘水平桌面上,左端接有一定值电阻R,导轨所在平面存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置于导轨上,在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动,一段时间后撤去水平拉力,金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中,最大速度为v,加速阶段的位移与减速阶段的位移相等,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计摩擦及金属棒与导轨的电阻,则( )
A.加速过程中通过金属棒的电荷量为 B.金属棒加速的时间为
C.加速过程中拉力的最大值为 D.加速过程中拉力做的功为
三、实验题(每空2分,共20分)
9.用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。
(1)以下操作正确的是______(单选,填正确答案标号)。
A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力
C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器
(2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,相邻两点之间的距离分别为,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是______(单选,填正确答案标号)。
A.
B.
C.
D.
(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度的倒数为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
由图可知,在所受外力一定的条件下,a与M成 (填“正比”或“反比”);甲组所用的 (填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。
10.某同学用伏安法测定待测电阻的阻值(约为),除了,开关、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表(量程)
B.电压表(量程)
C.电流表(量程)
D.电流表(量程)
E.电源(电动势1.5V,额定电流,内阻不计)
F.电源(电动势,额定电流,内阻不计)
G.滑动变阻器(阻值范围,额定电流)
(1)为使测量尽量准确,电压表选用 ,电流表选用 ,电源选用 。(均填器材的字母代号)
(2)该同学连接实物如图所示,实验前为确定电表的连接方式进行试触,将电压表的“+”接线柱从点转接到点,发现电流表的示数变化更明显,则进行实验时应将接线柱接在 点(填“a”或“b”),这样实验测得的阻值将 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(3)用该电路进行实验,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在最 (填“左”或“右”)端。
四、解答题(本题共3小题,11题11分,12题14分,13题15分,共40分)
11.如图所示,为固定在水平地面上的光滑圆弧形滑道,圆弧所对的圆心角,滑道顶点与滑道末端点的高度差,静止在光滑水平地面上的滑板紧靠滑道的末端,并与其水平相切。一质量的物块(视为质点)从点由静止开始下滑,在点滑上滑板,物块恰好与滑板共速时,从点进入与滑板上表面等高的平台(固定在地面上),并在平台上滑行停下。已知物块与滑板及平台表面之间的动摩擦因数分别为、,忽略空气阻力,取重力加速度大小,求:
(1)物块滑到点时,滑道对物块的支持力大小;
(2)滑板的质量;
(3)滑板的长度。
12.如图,竖直平面将地面上方空间分为Ⅰ、II两个区域,界线左侧的Ⅰ区域内存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场B,右侧的II区域内存在与大小相等、方向水平向左的匀强电场。有一个质量为、带电量为的微粒,从距离点左侧处的水平地面上的A点斜向右上方抛出,抛出速度、与水平面成角,微粒在Ⅰ区域做匀速圆周运动一段时间后,从C点水平射入II区域,最后落在II区域地面上的D点(图中未标出)。不计空气阻力,重力加速度。
(1)求电场强度的大小和磁感应强度的大小;
(2)求微粒从A到D的运动时间;
(3)求微粒在II区域内运动过程中动能最小时离地面的高度。
13.直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源,电源内阻不计;电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v0(v0平行于MN)向右做匀速运动,通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。求:
(1)在t时间内,“电动机”输出的机械能;
(2)从宏观角度看导体棒由于运动切割磁感线,产生动生电动势,该电动势总是削弱电源的电动势,我们把这个电动势称为反电动势。
①试证明:电流克服反电动势做的功等于该“电动机”提升重物所增加的机械能;
②求出该“电动机”提升重物的机械效率。
试卷第2页,共7页
试卷第1页,共7页
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2024-2025学年度高三年级下学期开学学业质量检测
物理试卷
考试时间60分钟
一、单选题(每小题5分,共25分。每小题给出的四个选项中,只有一个正确选项)
1.2024年4月20日,我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素,标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题,实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性,其衰变方程为,半衰期约为5730年。下列相关说法正确的是( )
A.碳14发生的是衰变
B.X是来自原子核外的电子
C.的比结合能比的大
D.10个碳14经过5730年有5个发生衰变
【答案】C
【详解】A.根据质量数、电荷数守恒,可知核反应方程为
可知,碳14发生的是衰变,故A错误;
B.结合上述可知,X是电子,是原子核内中子向质子转化的过程中形成的,X不是来自原子核外的电子,故B错误;
C.结合上述,碳14发生的是衰变,衰变反应释放能量,反应后的原子核更稳定,可知,的比结合能比的大,故C正确;
D.半衰期是描述大量原子核衰变快慢的物理量,对少数原子核不适用,10个碳14经过5730年不一定有5个发生衰变,故D错误。
故选C。
2.海上航行的船只大都装备有随时可用的充气救生船。充气船使用时在船的浮筒内充入气体,充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大,若将充气船放置在海上,则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比( )
A.内能更小 B.压强更大
C.分子数密度更小 D.单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数增多
【答案】A
【详解】A.夜间充气船浮筒内的气体与白天相比温度较低,分子的平均动能更小,内能更小,故A正确。
B.充气船内气体体积不变,夜间温度低,由查理定律可知,压强更小,故B错误。
C.气体的质量不变,气体分子总数不变,体积不变,则分子数密度不变,故C错误。
D.夜间温度低,分子的平均动能更小,则分子的平均速率更小,而分子数密度不变,所以单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小,故D错误。
故选A。
3.2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,发射取得圆满成功。70后、80后、90后航天员齐聚“天宫”,完成中国航天史上第5次“太空会师”。飞船入轨后先在近地轨道上进行数据确认,后经椭圆转移轨道与在运行轨道上做匀速圆周运动的空间站组合体完成自主快速交会对接,其变轨过程可简化为如图所示,假设除了变轨瞬间,飞船在轨道上运行时均处于无动力航行状态。下列说法正确的是( )
A.飞船在近地轨道的A点减速后进入转移轨道
B.飞船在转移轨道上的A点速度大于点速度
C.飞船在近地轨道时的速度小于在运行轨道时的速度
D.飞船在近地轨道时的周期大于在运行轨道时的周期
【答案】B
【详解】A.飞船在近地轨道的A点加速后进入转移轨道,故A错误;
B.根据开普勒第二定律,可知飞船在转移轨道上的A点速度大于点速度,故B正确;
CD.根据
解得
,
可知,飞船在近地轨道时的速度大于在运行轨道时的速度,飞船在近地轨道时的周期小于在运行轨道时的周期,故CD错误。
故选B。
4.如图所示为我国古代科学家张衡制成的地动仪。当地震波传到地动仪时,质量为m的铜珠离开龙口,落入蟾蜍口中。设铜珠离开龙口时初速度为零,蟾蜍口到龙口的高度为h,铜珠下落到蟾蜍口后经时间t其速度减为零,重力加速度为g,不计空气阻力。以下说法正确的是( )
A.铜珠从离开龙口下落到蟾蜍口过程中受到重力的冲量大小为
B.铜珠接触蟾蜍口到速度减为零过程中蟾蜍口对铜珠的冲量大小为
C.铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小
D.铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小为
【答案】A
【详解】A.设铜珠落入蟾蜍口时速度为,有
由动量定理得
可得
A正确;
CD.设蟾蜍口对铜珠的冲击力大小为F,选取竖直向上为正方向,由动量定理有
可得
根据牛顿第二定律得铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小为
C、D错误;
B.铜珠从接触蟾蜍口到速度减为零的过程中蟾蜍口对铜珠的冲量大小为
B错误。
故选A。
5.一辆玩具汽车在水平地面上做直线运动,其速度与时间的关系如图所示。已知玩具汽车的质量为2kg,运动过程中受到的阻力始终为车重的0.1倍,取重力加速度。下列说法正确的是( )
A.时,汽车距离出发点最远
B.时间内,牵引力对汽车做的功为54J
C.时间内,刹车额外产生的制动力大小为6N
D.时间内,汽车克服阻力做的功为28J
【答案】B
【详解】A.由图像可知,时速度为零,即汽车距离出发点最远,故A错误;
B.图像与时间轴围成的面积表示位移,时间内,汽车的位移大小为
由动能定理可得
其中,解得时间内牵引力对汽车做的功
故B正确;
C.时间内由图像可知加速度大小为
由牛顿第二定律可得
可得因刹车额外产生的制动力的大小为
F=4N
故C错误;
D.根据图像可知,时间内,汽车的路程
克服阻力做的功
故D错误。
故选B。
二、多选题(每小题5分,共15分。每小题给出的四个选项中,至少有两个正确选项,全部选对得5分,选对但不全得3分,错选或多选不得分。)
6.今年雨水多,很多楼房都出现了外墙漏水现象。某维修工人用一根绳索吊着自己,脚蹬着竖直墙壁,悬停在空中修补外墙。简化受力如图所示,工人及其装备的总重量为G,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为,墙壁对工人的支持力大小为,则( )
A.
B.
C.若缓慢增加悬绳的长度,与的合力将变大
D.若缓慢减小悬绳的长度,增大,增大
【答案】BD
【详解】AB.工人受到重力、支持力和拉力,如题图所示,根据共点力平衡条件,有
F2=mgtanα
故A错误,B正确;
C.若缓慢增加悬绳的长度,细绳与竖直方向的夹角α变小 ,故F1变小,F2变大,但F1与F2的合力与重力平衡,保持不变,故C错误;
D.若缓慢减小悬绳的长度,细绳与竖直方向的夹角α变大 ,所以F1变大,F2变大,故D正确。
故选BD。
7.在x轴上A、B两点处分别有点电荷Q1和Q2,两点电荷形成的静电场中,取无穷远处电势为零,x轴上各点的电势随x变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.Q1带正电,Q2带负电
B.P点的电场强度为零
C.将电子(负电)从P1点沿x轴正方向移到P点的过程中,电子的电势能不断减小
D.电子仅在电场力作用下从P1点沿x轴正方向运动到P点的过程中,加速度逐渐减小
【答案】CD
【详解】A.取无穷远处电势为零,则正电荷附近的点电势是大于零的,负电荷附近的点电势是小于零的,所以Q1带负电,Q2带正电。故A错误;
BD.图中图线的斜率表示电场强度,可知P点的电场强度不为零,从P1点沿x轴正方向运动到P点的过程中,电场强度逐渐减小,由公式
可知电子加速度逐渐减小,故B错误;D正确;
C.由图可知,将电子(负电)从P1点沿x轴正方向移到P点的过程中,电势一直在升高,由
可知,电子的电势能不断减小。故C正确。
故选CD。
8.如图,间距为L的两根金属导轨平行放置并固定在绝缘水平桌面上,左端接有一定值电阻R,导轨所在平面存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置于导轨上,在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动,一段时间后撤去水平拉力,金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中,最大速度为v,加速阶段的位移与减速阶段的位移相等,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计摩擦及金属棒与导轨的电阻,则( )
A.加速过程中通过金属棒的电荷量为 B.金属棒加速的时间为
C.加速过程中拉力的最大值为 D.加速过程中拉力做的功为
【答案】AB
【详解】A.设加速阶段的位移与减速阶段的位移相等为,根据
可知加速过程中通过金属棒的电荷量等于减速过程中通过金属棒的电荷量,则减速过程由动量定理可得
解得
A正确;
B.由
解得
金属棒加速的过程中,由位移公式可得
可得加速时间为
B正确;
C.金属棒在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动,加速过程中,安培力逐渐增大,加速度不变,因此拉力逐渐增大,当撤去拉力的瞬间,拉力最大,由牛顿第二定律可得
其中
联立解得
C错误;
D.加速过程中拉力对金属棒做正功,安培力对金属棒做负功,由动能定理可知,合外力的功
可得
因此加速过程中拉力做的功大于,D错误。
故选AB。
三、实验题(每空2分,共20分)
9.用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。
(1)以下操作正确的是______(单选,填正确答案标号)。
A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力
C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器
(2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,相邻两点之间的距离分别为,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是______(单选,填正确答案标号)。
A.
B.
C.
D.
(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度的倒数为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
由图可知,在所受外力一定的条件下,a与M成 (填“正比”或“反比”);甲组所用的 (填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。
【答案】(1)B
(2)D
(3) 反比 槽码
【详解】(1)A.为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力,故应使小车质量远大于槽码质量,故A错误;
B.为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力,则需要调整垫块位置以补偿阻力,也要保持细线和长木板平行,故B正确;
C.补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带,需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动,故C错误;
D.根据操作要求,应先打开打点计时器再释放小车,故D错误。
故选B。
(2)根据逐差法可知
联立可得小车加速度表达式为
故选D。
(3)[1]根据图像可知与M成正比,故在所受外力一定的条件下,a与M成反比;
[2]设槽码的质量为m,则由牛顿第二定律
化简可得
故斜率越小,槽码的质量m越大,由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。
10.某同学用伏安法测定待测电阻的阻值(约为),除了,开关、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表(量程)
B.电压表(量程)
C.电流表(量程)
D.电流表(量程)
E.电源(电动势1.5V,额定电流,内阻不计)
F.电源(电动势,额定电流,内阻不计)
G.滑动变阻器(阻值范围,额定电流)
(1)为使测量尽量准确,电压表选用 ,电流表选用 ,电源选用 。(均填器材的字母代号)
(2)该同学连接实物如图所示,实验前为确定电表的连接方式进行试触,将电压表的“+”接线柱从点转接到点,发现电流表的示数变化更明显,则进行实验时应将接线柱接在 点(填“a”或“b”),这样实验测得的阻值将 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(3)用该电路进行实验,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在最 (填“左”或“右”)端。
【答案】(1) B C F
(2) b 大于
(3)右
【详解】(1)[1][2][3]若选用电源1.5V,由于被测电阻很大,电路中电流很小,不利于实验,即电源选用12V的,即F;所以电压表就选B;被测电路中的最大电流为
故选用电流表C。
(2)[1][2]将电压表的“+”接线柱从点转接到点,发现电流表的示数变化更明显,说明电压表分流作用显著,为了减小误差,电流表应采用内接法,即进行实验时应将接线柱接在b点,因电流表的分压作用,电阻测量值大于真实值。
(3)为了保护电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在最右端。
四、解答题(本题共3小题,11题11分,12题14分,13题15分,共40分)
11.如图所示,为固定在水平地面上的光滑圆弧形滑道,圆弧所对的圆心角,滑道顶点与滑道末端点的高度差,静止在光滑水平地面上的滑板紧靠滑道的末端,并与其水平相切。一质量的物块(视为质点)从点由静止开始下滑,在点滑上滑板,物块恰好与滑板共速时,从点进入与滑板上表面等高的平台(固定在地面上),并在平台上滑行停下。已知物块与滑板及平台表面之间的动摩擦因数分别为、,忽略空气阻力,取重力加速度大小,求:
(1)物块滑到点时,滑道对物块的支持力大小;
(2)滑板的质量;
(3)滑板的长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)设物块滑到点时的速度为,从点到点的过程中,根据机械能守恒定律有
解得
物块在点时,根据牛顿第二定律有
其中
解得
(2)设物块刚滑上平台时的速度大小为,物块在平台上运动的过程中,由动能定理有
解得
当滑板右端运动到平台的边缘时,物块恰好不从滑板上掉落,由动量守恒定律有
解得
(3)根据功能关系有
解得
12.如图,竖直平面将地面上方空间分为Ⅰ、II两个区域,界线左侧的Ⅰ区域内存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场B,右侧的II区域内存在与大小相等、方向水平向左的匀强电场。有一个质量为、带电量为的微粒,从距离点左侧处的水平地面上的A点斜向右上方抛出,抛出速度、与水平面成角,微粒在Ⅰ区域做匀速圆周运动一段时间后,从C点水平射入II区域,最后落在II区域地面上的D点(图中未标出)。不计空气阻力,重力加速度。
(1)求电场强度的大小和磁感应强度的大小;
(2)求微粒从A到D的运动时间;
(3)求微粒在II区域内运动过程中动能最小时离地面的高度。
【答案】(1),
(2)
(3)
【详解】(1)微粒在Ⅰ区域内做匀速圆周运动,所以重力与电场力平衡,洛伦兹力提供向心力,有
解得
根据几何关系可得微粒做匀速圆周运动的半径为
根据牛顿第二定律,有
解得
(2)微粒从A到C点的时间为
从C点水平射入II区域微粒做类平抛运动,根据运动的分解,有
解得
1s
微粒从A到D的运动时间为
(3)因为在II区域微粒受到的重力和电场力相等,所以合力方向与水平方向成45°角斜向左下,所以当微粒速度方向与水平成45°斜向右下时动能最小,即
,,
解得
此时下落的高度为
离地面的高度
13.直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源,电源内阻不计;电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v0(v0平行于MN)向右做匀速运动,通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。求:
(1)在t时间内,“电动机”输出的机械能;
(2)从宏观角度看导体棒由于运动切割磁感线,产生动生电动势,该电动势总是削弱电源的电动势,我们把这个电动势称为反电动势。
①试证明:电流克服反电动势做的功等于该“电动机”提升重物所增加的机械能;
②求出该“电动机”提升重物的机械效率。
【答案】(1);(2)①见解析,②
【详解】(1)导体棒做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得
在t时间内,“电动机”输出的机械能为
(2)①克服反电动势做功为
重物增加的机械能为
又因为
所以
所以电流克服反电动势做的功等于该“电动机”提升重物所增加的机械能。
②电动机输入功率为
电动机输出功率为
又因为
可得
该“电动机"提升重物的机械效率为
试卷第16页,共16页
试卷第15页,共16页
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