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. 下列各组物理量中是矢量,且对应单位正确的是( )
A. 电场强度 B. 电流(A)
C. 力 D. 磁通量
2. 如图,在某次巴蜀中学趣味运动会中,小蜀手持质量为的乒乓球拍托着质量为的球一起沿水平方向匀加速直线跑动。球拍平面与水平面之间的夹角为。不计球和球拍之间的摩擦力以及空气阻力,重力加速度为。则( )
A. 乒乓球的加速度大小为
B. 手对球拍的作用力为
C. 球拍对乒乓球的弹力对乒乓球做正功
D. 若小蜀在中途突然带着球拍减速,则乒乓球将做自由落体运动
3. 千帆星座卫星具有覆盖范围广以及传输延迟低等优点,已知千帆星座的某颗卫星运行在距地球表面高度约为的圆轨道上,地球半径为,地球质量为,万有引力常量。则( )
A. 若轨道高度加倍,该卫星的线速度将变为原来的倍
B. 该卫星的公转周期约为24小时
C. 该卫星的公转速度约
D. 该卫星的向心加速度约为
4. 中国某新型连续旋转爆震发动机(CRDE)测试中,飞行器总质量(含燃料)为,设每次爆震瞬间喷出气体质量均为,喷气速度均为(相对地面),喷气方向始终与飞行器运动方向相反。假设飞行器最初在空中静止,相继进行次爆震(喷气时间极短,忽略重力与阻力)。下列说法正确的是( )
A. 每次喷气过程中,飞行器动量变化量方向与喷气方向相同
B. 每次喷气后,飞行器(含剩余燃料)速度增量大小相同
C. 经过次喷气后,飞行器速度为
D. 由于在太空中没有空气提供反作用力,所以该飞行器无法在太空环境中爆震加速
5. 如图,固定的光滑绝缘转动轴两端通过等长的不可伸长轻质软导线连接并悬挂长为、质量为的细导体棒,空间存在辐向分布磁场(方向已标出),保证导体棒移动过程中磁场方向总是垂直于导体棒,导体棒所在处的磁感应强度大小均为,开始时导体棒静止在最低点。现给导体棒通电流,若仅通过改变导体棒中的电流大小,使导体棒由最低点缓慢移动到悬线呈水平状态,则在这个过程中( )
A. 导体棒中电流方向为由指向
B. 导体棒中电流应逐渐变大
C. 悬线对导体棒的拉力一直增大
D. 安培力对导体棒不做功
6. 如图甲为氢原子能级图,一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光,照射图乙所示的光电管阴极,只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为的两个光源照射光电管阴极,测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 图甲中,氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率光
B. 图乙中,用频率的光照射时,将滑片向右滑动,电流表示数一定增大
C. 图丙中,图线所表示光的光子能量为
D. 图乙中,光电管中的光电流方向为由极指向极
7. 如图所示,在倾角为的斜面上放置一个带有活塞的导热气缸,活塞用平行于斜面的轻弹簧拉住,弹簧的另一端被固定,弹簧的劲度系数为,初始状态活塞到气缸底部内侧的距离为,气缸底部外侧到斜面底端挡板的距离为,气缸内气体的初始温度为。已知气缸质量为,活塞的质量为,气缸内部的横截面积为,活塞与气缸间密封一定质量的理想气体,该封闭气体的内能与温度之间存在关系,不计一切摩擦,,大气压为。现对气缸进行缓慢加热,则( )
A. 气缸内气体对活塞的压力是由气体分子间的斥力引起的
B. 初始状态下气缸内气体压强
C. 气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时,气体的温度为
D. 从最初到气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时,气体吸收的热量
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. 太阳能光伏发电是利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的一项新兴技术(如图甲)。如图乙所示为某光伏发电站输电入户的示意图,其中输电电压的有效值恒定,是输电线的等效电阻,变压器为理想变压器,电表均可视为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 若开关均断开,电压表示数不为0
B. 开关均闭合的前提下,线路老化导致增大,则电流表的示数增大
C. 若先让开关保持闭合状态,然后闭合开关,则电流表示数减小
D. 若先让开关保持闭合状态,然后闭合开关,则电压表的示数减小
9. 两个波源先后开始做简谐运动,二者形成的简谐横波沿轴相向传播,如图为某时刻的波形图,已知两列波在轴上传播的速度大小相等,此时点、点分别为两列波的最前端。则下列说法正确的是( )
A. 两列波的振幅均为
B. 两列波叠加后会发生干涉现象
C. 再经过半个周期、处质点沿轴负方向移动
D. 两列波充分叠加后,点处质点振幅为0
10. 如图,空间存在范围足够大的匀强电场,场强大小,方向水平向右。竖直面内一绝缘轨道由半径为的光滑圆弧与足够长的倾斜粗糙轨道组成,与水平面夹角均为且在两点与圆弧轨道相切。带正电的小滑块质量为,电荷量为,从轨道上与圆心等高的点以的速度沿轨道下滑。已知滑块与轨道间的动摩擦因数,重力加速度大小为。则( )
A. 滑块在轨道下滑时的加速度大小为
B. 滑块在轨道运动中对轨道的最大压力为
C. 滑块最终会停在轨道上
D. 滑块在粗糙轨道上运动的总路程为
三、非选择题:共5小题,共57分。
11. 小王同学欲利用“插针法”测定某方形玻璃折射率,正确操作后,作出的光路图如图甲所示。因手中无量角器,该同学便以入射点为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于、点,再分别过、点作法线的垂线,垂足分别为、点,如图乙所示。
(1)下列关于大头针、的位置,说法正确的是_____。
A. 插上大头针,使挡住的像
B. 插上大头针,使仅挡住的像
C. 插上大头针,使挡住的像和
D. 插上大头针,使仅挡住
(2)测出线段、、的长度分别为、、,则该玻璃的折射率_____。
(3)另一同学在实验时因粗心将法线画歪了(如图丙),在其他操作均正确的情况下,则他测得的折射率将_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12. 某同学为尽量精确地测量某电源的电动势、内阻以及一待测电阻的阻值,设计了图甲、乙两幅电路图,实验中所采用的电压表和电流表均为非理想表(即要考虑电表内阻对电路的影响)。
该同学首先利用甲电路进行实验:
(1)闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在坐标系中描点作出图像①。
(2)断开开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在同一坐标系中描点作出图像②,则描出的图像是______。
A. B.
C. D.
(3)利用第(2)问中的图像,可知电源电动势______(选用、、表示),待测电阻______(选用、、、、、表示)。
(4)为进一步求得电源内阻的值,该同学利用乙电路继续实验,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,仍记录多组电压表和电流表的示数,所作图像的纵截距为,则该电源的内阻______(选用、、、、、、表示)。
13. 小明用如图所示装置探究水平风力对平抛物体运动的影响,将一弹簧枪水平固定在风洞内距水平地面高度处,质量的小球以速度从弹簧枪枪口水平射出,小球在空中运动过程中始终受到大小不变、水平向左的风力作用、小球落到地面上的A点,A点与弹簧枪枪口水平距离。重力加速度。求:
(1)小球落地所需时间和小球所受风力的大小;
(2)小球落地时的动能。
14. 如图所示,固定在同一水平面内的两条平行光滑金属导轨、间距为,导轨间有垂直于导轨平面,方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为。导轨左侧连接一阻值为的定值电阻,右侧用导线分别与处于磁场外的平行板电容器的和相连,电容器两极板间的距离为,在两极板间放置水平台面,并在台面上安装一直线形挡板并与半径为的圆弧形挡板平滑连接,挡板与台面均固定且绝缘。金属杆倾斜放置于导轨上,始终与导轨成角,杆接入电路的电阻也为,保持金属杆以速度沿平行于的方向匀速滑动(杆始终与导轨接触良好)。质量为、带电量为的滑块,在水平台面上以初速度从位置出发,沿挡板运动并通过位置。电容器两板间的电场视为匀强电场(不考虑台面及挡板对电场的影响),圆弧形挡板处在电场中。与间距为且仅与间台面粗糙,其间小滑块与台面的动摩擦因数为,其余部分的摩擦均不计,导轨和导线的电阻均不计,重力加速度为。求:
(1)小滑块通过位置时的速度大小;
(2)保证滑块能完成上述运动的电容器两极板间电场强度的最大值;
(3)保证滑块能完成上述运动的金属杆的最大速度大小。
15. 如图所示,平面内,在的区域存在匀强电场,电场强度大小为,方向与方向夹角为;在轴下方存在匀强磁场,方向垂直于纸面向外。一质量为、电荷量为的带正电的粒子以大小为的初速度从原点沿轴正方向射出,一段时间后粒子第一次从点进入磁场,在磁场中运动一段时间后回到原点再进入电场。不计粒子的重力,取,。
(1)求粒子从到点的时间;
(2)求磁感应强度的大小;
(3)若在正半轴上另放置个质量也为的不带电微粒(按碰撞顺序标号依次为1、2、),使带电粒子最初从点出发后每次从电场进入磁场时都恰好与一个不带电微粒发生正碰,碰后结合为一个整体,该整体仍可视为质点,且总质量与电荷量不变,不计重力。求第个微粒的位置坐标。
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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. 下列各组物理量中是矢量,且对应单位正确的是( )
A. 电场强度 B. 电流(A)
C. 力 D. 磁通量
【答案】A
【解析】
【详解】A.电场强度是有大小有方向的矢量,根据
可知电场强度的单位为,故A正确;
B.电流是只有大小没有方向的标量,单位为A,故B错误;
C.力是有大小有方向的矢量,单位为
根据牛顿第二定律
可得
即力的单位也可以用表示,故C错误;
D.磁通量是只有大小没有方向的标量,单位为
根据
可得
即磁通量的单位也可以用,表示,故D错误。
故选A。
2. 如图,在某次巴蜀中学趣味运动会中,小蜀手持质量为的乒乓球拍托着质量为的球一起沿水平方向匀加速直线跑动。球拍平面与水平面之间的夹角为。不计球和球拍之间的摩擦力以及空气阻力,重力加速度为。则( )
A. 乒乓球的加速度大小为
B. 手对球拍的作用力为
C. 球拍对乒乓球的弹力对乒乓球做正功
D. 若小蜀在中途突然带着球拍减速,则乒乓球将做自由落体运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.对乒乓球受力分析如图所示
根据牛顿第二定律得
解得
故A错误;
B.对球拍和乒乓球整体受力分析,如图所示
根据平行四边形定则知,运动员对球拍的作用力为
故B错误;
C.对乒乓球受力分析如图所示
乒乓球水平向右运动,即位移水平向右;由图可知,球拍对乒乓球弹力N与位移的夹角小于,故球拍对乒乓球的弹力N对乒乓球做正功,故C正确;
D.若小蜀在中途突然带着球拍减速,由于惯性,乒乓球的速度不会减小,将与球拍分离,在水平方向有初速度,在竖直方向受力重力作用,故乒乓球将做平抛运动,故D错误。
故选C。
3. 千帆星座卫星具有覆盖范围广以及传输延迟低等优点,已知千帆星座的某颗卫星运行在距地球表面高度约为的圆轨道上,地球半径为,地球质量为,万有引力常量。则( )
A. 若轨道高度加倍,该卫星的线速度将变为原来的倍
B. 该卫星的公转周期约为24小时
C. 该卫星的公转速度约
D. 该卫星的向心加速度约为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力有
解得
可知轨道高度加倍,则线速度变小,故A错误;
B.根据万有引力提供向心力有
解得
因其轨道半径比同步卫星的小,故其周期一定比同步卫星的24小时周期小,故B错误;
C.由于该卫星轨道近似于近地卫星,线速度接近7.9km/s,故C错误;
D.根据牛顿第二定律有
代入数据解得向心加速度
故D正确。
故选D。
4. 中国某新型连续旋转爆震发动机(CRDE)测试中,飞行器总质量(含燃料)为,设每次爆震瞬间喷出气体质量均为,喷气速度均为(相对地面),喷气方向始终与飞行器运动方向相反。假设飞行器最初在空中静止,相继进行次爆震(喷气时间极短,忽略重力与阻力)。下列说法正确的是( )
A. 每次喷气过程中,飞行器动量变化量方向与喷气方向相同
B. 每次喷气后,飞行器(含剩余燃料)速度增量大小相同
C. 经过次喷气后,飞行器速度为
D. 由于在太空中没有空气提供反作用力,所以该飞行器无法在太空环境中爆震加速
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题意可知,每次喷气过程中,系统(包括飞行器和喷出的气体)总动量守恒。喷出气体的动量方向与喷气方向相同,由于系统总动量守恒,那么飞行器动量变化量方向与喷出气体动量变化量方向相反,所以飞行器动量变化量方向与喷气方向相反,故A错误;
B.根据动量守恒定律,系统初始总动量为0,第一次喷气后,喷出气体质量为,速度为,飞行器质量变为,速度为,则有
解得
所以第一次喷气后速度增量
在第二次喷气之前,此时系统总动量为,喷气后,喷出气体质量仍为,速度为,飞行器质量变为,速度为,则有
将代入可得
所以第二次喷气后速度增量
以此类推,可以看出每次喷气后飞行器速度增量大小不相同,故B错误;
C.设经过次喷气后飞行器的速度为。系统初始总动量为0,次喷气后,喷出气体总质量为,速度为,飞行器质量变为,速度为。根据动量守恒定律可得
解得
故C正确;
D.虽然在太空没有空气,但飞行器喷气时,飞行器与喷出的气体之间存在相互作用力,根据牛顿第三定律,喷出气体对飞行器有反作用力,所以飞行器可以在太空环境中通过爆震加速,故D错误。
故选C。
5. 如图,固定的光滑绝缘转动轴两端通过等长的不可伸长轻质软导线连接并悬挂长为、质量为的细导体棒,空间存在辐向分布磁场(方向已标出),保证导体棒移动过程中磁场方向总是垂直于导体棒,导体棒所在处的磁感应强度大小均为,开始时导体棒静止在最低点。现给导体棒通电流,若仅通过改变导体棒中的电流大小,使导体棒由最低点缓慢移动到悬线呈水平状态,则在这个过程中( )
A. 导体棒中电流方向为由指向
B. 导体棒中电流应逐渐变大
C. 悬线对导体棒的拉力一直增大
D. 安培力对导体棒不做功
【答案】B
【解析】
【详解】A.导体棒受安培力偏左,由左手定则可判断,导体棒中电流方向为由a指向b,故A错误;
BC.由受力分析可知,安培力始终与悬线拉力垂直,根据平衡条件有,
因在该过程中悬线与竖直方向的夹角变大,故T变小,变大,电流I变大,故B正确,C错误;
D.由题知,在整过程重力做负功,拉力不做功,且导体棒缓慢移动,即动能变化量为零,根据动能定理
解得
可知安培力做正功,故D错误。
故选B。
6. 如图甲为氢原子能级图,一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光,照射图乙所示的光电管阴极,只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为的两个光源照射光电管阴极,测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 图甲中,氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光
B. 图乙中,用频率的光照射时,将滑片向右滑动,电流表示数一定增大
C. 图丙中,图线所表示的光的光子能量为
D. 图乙中,光电管中的光电流方向为由极指向极
【答案】C
【解析】
【详解】A.一群处于能级氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子,故A错误;
B.图乙中不知道电源正负极,没办法判断在光电管AK之间加的正向还是反向电压,所以滑片P向右滑动时,电流变化情况没法判断,故B错误;
C.只有频率为和的光能使它发生光电效应,那么这两种光子必定是能级向能级跃迁和能级向能级跃迁产生的,由图丙可知b光的频率较大,则b光为n=4能级向能级跃迁产生的,所以b光的光子能量为12.75eV,故C正确;
D.产生的光电子运动方向为由K极指向A极,则电流方向为由A极指向K极,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,在倾角为的斜面上放置一个带有活塞的导热气缸,活塞用平行于斜面的轻弹簧拉住,弹簧的另一端被固定,弹簧的劲度系数为,初始状态活塞到气缸底部内侧的距离为,气缸底部外侧到斜面底端挡板的距离为,气缸内气体的初始温度为。已知气缸质量为,活塞的质量为,气缸内部的横截面积为,活塞与气缸间密封一定质量的理想气体,该封闭气体的内能与温度之间存在关系,不计一切摩擦,,大气压为。现对气缸进行缓慢加热,则( )
A. 气缸内气体对活塞的压力是由气体分子间的斥力引起的
B. 初始状态下气缸内气体压强
C. 气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时,气体的温度为
D. 从最初到气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时,气体吸收的热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.气体压强是由气体分子对器壁的碰撞导致的,故A错误;
B.对气缸和活塞整体分析有
对活塞受力分析有
代入数据解得
故B错误;
C.气缸内气体的温度从上升到,此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板的过程中,封闭气体的压强不变,则有
解得
故C错误;
D.该过程中内能增大,为
气体对外做功
根据热力学第一定律有
联立解得
故D正确。
故选D。
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. 太阳能光伏发电是利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的一项新兴技术(如图甲)。如图乙所示为某光伏发电站输电入户的示意图,其中输电电压的有效值恒定,是输电线的等效电阻,变压器为理想变压器,电表均可视为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 若开关均断开,电压表示数不为0
B. 开关均闭合的前提下,线路老化导致增大,则电流表的示数增大
C. 若先让开关保持闭合状态,然后闭合开关,则电流表的示数减小
D. 若先让开关保持闭合状态,然后闭合开关,则电压表的示数减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A.若开关均断开,变压器输入电压决定输出电压,输出电流决定输入电流,所以电流表的示数为0,电压表的示数不为0,故A正确;
B.开关均闭合的前提下,设原线圈两端的电压为,电流为,副线圈两端的电压为,电流为,总电阻为;在原线圈回路中有
根据电压与匝数的关系有
解得
根据电流与匝数的关系有
解得
在副线圈回路中有
联立可得
可知线路老化导致增大,副线圈的总电阻不变,则副线圈的电流减小,故原线圈的电流减小,即电流表的示数减小,故B错误;
C.同B项分析,有
若先让开关保持闭合状态,然后闭合开关,则副线圈的总电阻减小,故副线圈的电流增大,故原线圈的电流增大,即电流表的示数增大,故C错误;
D.同B项分析,有
若先让开关保持闭合状态,然后闭合开关,则副线圈的总电阻减小,故副线圈的电流增大,故原线圈的电流增大,根据
可知原线圈两端的电压,则副线圈的电压减小;在副线圈回路中有
可知变小,即电压表的示数减小,故D正确。
故选AD。
9. 两个波源先后开始做简谐运动,二者形成简谐横波沿轴相向传播,如图为某时刻的波形图,已知两列波在轴上传播的速度大小相等,此时点、点分别为两列波的最前端。则下列说法正确的是( )
A. 两列波的振幅均为
B. 两列波叠加后会发生干涉现象
C. 再经过半个周期、处质点沿轴负方向移动
D. 两列波充分叠加后,点处质点振幅为0
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图可知,两列波的振幅均为A,故A错误;
B.由图可知,两列波的波长相同,且两列波的波速度相同,根据
可知两列波振动频率相同;左边的波刚好传至M点,右边的波刚好传至N点,根据上下坡法可知,M点此时沿y轴正方向振动,N点此时y轴正方向振动,故两列波会发生干涉现象,故B正确;
C.质点只会在y方向振动,不会沿x轴方向随波传播,故C错误;
D.由B项,可知M点和N点振动方向相同,将这两点看成波源,则点C到这两点的波程差为0.5m,为半波长,即奇数倍半波长,所以C点为减弱点,故D正确。
故选BD。
10. 如图,空间存在范围足够大的匀强电场,场强大小,方向水平向右。竖直面内一绝缘轨道由半径为的光滑圆弧与足够长的倾斜粗糙轨道组成,与水平面夹角均为且在两点与圆弧轨道相切。带正电的小滑块质量为,电荷量为,从轨道上与圆心等高的点以的速度沿轨道下滑。已知滑块与轨道间的动摩擦因数,重力加速度大小为。则( )
A. 滑块在轨道下滑时的加速度大小为
B. 滑块在轨道运动中对轨道的最大压力为
C. 滑块最终会停在轨道上
D. 滑块在粗糙轨道上运动的总路程为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据题意可知,
则重力与电场力的合力为,方向垂直于AB面向下
当滑块在AB轨道下滑时,有
解得,即加速度大小为,故A错误;
B.由几何关系可知,
滑块在轨道的B点对轨道有最大压力,设此时滑块的速度为,轨道对滑块的支持力为,有
解得
根据牛顿第二定律,有
解得
根据牛顿第三定律,滑块在轨道中对轨道的最大压力为,故B正确;
C.从B点到C点,电场力做负功,滑块需克服电场力做功为
所以滑块在到达C点前已经减速到零,后反向滑回到B点,滑块从B点出发到滑回到B点的过程中,合力做功为零,所以速度大小不变,仍为,然后沿BA轨道上向上滑行,由于在BA轨道只有摩擦力做负功,所以最后会停在AB轨道上,故C正确;
D.由C选项分析可知,滑块不能经过C点,所以滑块在轨道上整个运动过程合力做功为零,滑块滑回B点时,速度依然为,设在AB轨道上滑行后减速为零,有
解得
所以滑块在AB轨道及CD轨道上运动的总路程为,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:共5小题,共57分。
11. 小王同学欲利用“插针法”测定某方形玻璃的折射率,正确操作后,作出的光路图如图甲所示。因手中无量角器,该同学便以入射点为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于、点,再分别过、点作法线的垂线,垂足分别为、点,如图乙所示。
(1)下列关于大头针、的位置,说法正确的是_____。
A. 插上大头针,使挡住像
B. 插上大头针,使仅挡住的像
C. 插上大头针,使挡住的像和
D. 插上大头针,使仅挡住
(2)测出线段、、的长度分别为、、,则该玻璃的折射率_____。
(3)另一同学在实验时因粗心将法线画歪了(如图丙),在其他操作均正确的情况下,则他测得的折射率将_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)AC (2)
(3)偏大
【解析】
【小问1详解】
确定大头针的位置的方法是使大头针能挡住、的像,则必定在出射光线方向上,确定大头针的位置的方法是使大头针能挡住、的像和,则必定在出射光线方向上。
故选AC。
【小问2详解】
由图可知,,根据几何关系有,
解得,
根据折射定律可得
【小问3详解】
由图丙可知,入射角和折射角都减小相同的角度,则折射率的测量值为
真实值为
因,根据三角函数的性质可判断
即
故折射率测量值偏大。
12. 某同学为尽量精确地测量某电源的电动势、内阻以及一待测电阻的阻值,设计了图甲、乙两幅电路图,实验中所采用的电压表和电流表均为非理想表(即要考虑电表内阻对电路的影响)。
该同学首先利用甲电路进行实验:
(1)闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在坐标系中描点作出图像①。
(2)断开开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在同一坐标系中描点作出图像②,则描出的图像是______。
A. B.
C. D.
(3)利用第(2)问中的图像,可知电源电动势______(选用、、表示),待测电阻______(选用、、、、、表示)。
(4)为进一步求得电源内阻的值,该同学利用乙电路继续实验,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,仍记录多组电压表和电流表的示数,所作图像的纵截距为,则该电源的内阻______(选用、、、、、、表示)。
【答案】 ①. B ②. ③. ④.
【解析】
【详解】(2)[1]闭合开关、,根据闭合电路欧姆定律有
断开开关,闭合开关,根据闭合电路欧姆定律有
图像①对应函数
图像②对应函数
可知,两图像纵轴截距相等,图像②斜率的绝对值大于图像①斜率的绝对值,则第二个选择项满足要求。
故选B。
(3)[2][3]图像①对应函数
则有,
图像②对应函数
结合上述有
解得
(4)[4]将与电源等效为一个新电源,则新电源的电动势
新电源的内阻
根据闭合电路欧姆定律有
解得
图像的纵截距为,则有
结合上述有,
解得
13. 小明用如图所示的装置探究水平风力对平抛物体运动的影响,将一弹簧枪水平固定在风洞内距水平地面高度处,质量的小球以速度从弹簧枪枪口水平射出,小球在空中运动过程中始终受到大小不变、水平向左的风力作用、小球落到地面上的A点,A点与弹簧枪枪口水平距离。重力加速度。求:
(1)小球落地所需时间和小球所受风力的大小;
(2)小球落地时的动能。
【答案】(1)1s,5N
(2)50J
【解析】
【小问1详解】
小球在竖直方向做自由落体运动,落地所需时间
小球水平方向做匀减速运动
解得
小球所受风力大小
可得
【小问2详解】
小球射出至落地的过程由动能定理有
解得
或竖直方向速度
水平方向速度
动能
14. 如图所示,固定在同一水平面内的两条平行光滑金属导轨、间距为,导轨间有垂直于导轨平面,方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为。导轨左侧连接一阻值为的定值电阻,右侧用导线分别与处于磁场外的平行板电容器的和相连,电容器两极板间的距离为,在两极板间放置水平台面,并在台面上安装一直线形挡板并与半径为的圆弧形挡板平滑连接,挡板与台面均固定且绝缘。金属杆倾斜放置于导轨上,始终与导轨成角,杆接入电路的电阻也为,保持金属杆以速度沿平行于的方向匀速滑动(杆始终与导轨接触良好)。质量为、带电量为的滑块,在水平台面上以初速度从位置出发,沿挡板运动并通过位置。电容器两板间的电场视为匀强电场(不考虑台面及挡板对电场的影响),圆弧形挡板处在电场中。与间距为且仅与间台面粗糙,其间小滑块与台面的动摩擦因数为,其余部分的摩擦均不计,导轨和导线的电阻均不计,重力加速度为。求:
(1)小滑块通过位置时的速度大小;
(2)保证滑块能完成上述运动的电容器两极板间电场强度的最大值;
(3)保证滑块能完成上述运动的金属杆的最大速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小滑块运动到位置时速度为,由动能定理得
解得
【小问2详解】
由题意可知,电场方向如图
电场强度最大时,小滑块恰能通过位置P,后沿挡板滑至,设小滑块在位置P的速度为,设匀强电场的电场强度为E
由动能定理得
恰能通过图示位置P时,则有
联立解得
【小问3详解】
设金属棒产生的电动势为,平行板电容器两端的电压为U,则有
导体棒切割磁感线有
由全电路的欧姆定律得
根据
联立可得
15. 如图所示,平面内,在的区域存在匀强电场,电场强度大小为,方向与方向夹角为;在轴下方存在匀强磁场,方向垂直于纸面向外。一质量为、电荷量为的带正电的粒子以大小为的初速度从原点沿轴正方向射出,一段时间后粒子第一次从点进入磁场,在磁场中运动一段时间后回到原点再进入电场。不计粒子的重力,取,。
(1)求粒子从到点的时间;
(2)求磁感应强度的大小;
(3)若在正半轴上另放置个质量也为的不带电微粒(按碰撞顺序标号依次为1、2、),使带电粒子最初从点出发后每次从电场进入磁场时都恰好与一个不带电微粒发生正碰,碰后结合为一个整体,该整体仍可视为质点,且总质量与电荷量不变,不计重力。求第个微粒的位置坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)或
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在电场中运动时,则y方向有
解得
粒子经第一次到达P点,此时粒子在y方向上速度为,则
联立解得
【小问2详解】
对粒子,x方向有
解得
由
联立解得
设粒子第一次经过点时速度大小为,方向与轴正向夹角为,由
解得第一次在磁场中圆周运动半径
半径在x轴方向的投影
由
联立解得
【小问3详解】
如图所示
每次碰后在磁场中偏转后回到电场,以及在电场中偏转后进行下一次碰前,过x轴时y方向速度大小不变,设第n次碰后y方向速度为,则
碰撞过程中,y方向动量守恒:
第n次在磁场中圆周运动半径的x轴投影
即每次碰后,经磁场后都要向方向返回
第n次在电场中运动时,在y方向做匀变速直线运动,则有
解得
即每次在电场中偏转时间相同
第一次碰前x方向速度:
与第①个静止微粒碰撞,x方向动量守恒有
解得
在磁场中偏转后回到电场时x方向速度仍为,第二次碰前x方向速度
与第②个静止微粒碰撞,x方向动量守恒有
解得
第三次碰前x方向速度
易知,第(n−1)次碰后x方向速度为
第n次碰前x方向速度
第(n−1)次碰后到第n次碰前,沿+x方向前进距离
解得
综上,第n个微粒的位置坐标
联立可得或
解得或
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