精品解析:宁夏回族自治区石嘴山市平罗中学2024-2025学年高三下学期2月月考物理试题
2025-06-13
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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-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 宁夏回族自治区 |
| 地区(市) | 石嘴山市 |
| 地区(区县) | 平罗县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.11 MB |
| 发布时间 | 2025-06-13 |
| 更新时间 | 2025-06-13 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-06-13 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52567176.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
平罗中学2024-2025学年度第二学期第一次月考试题
高三物理
满分:100分考试时间:75分钟
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 核电池是利用放射性同位素衰变释放能量发电的装置,并应用在“嫦娥四号”的着陆器和月球车上。某种核电池原料为钚的氧化物,核反应方程为。则X为( )
A. B. C. D.
2. 如图所示,汽车以的速度匀速驶向路口,当行驶至距路口停车线处时,绿灯还有熄灭。由于有人横向进入路口,该汽车在绿灯熄灭前要停在停车线处,则汽车运动的图象可能是( )
A. B. C. D.
3. 为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。当此车减速上坡时,则乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)( )
A. 处于失重状态 B. 不受摩擦力作用
C. 受到向前(水平向右)的摩擦力作用 D. 所受合力竖直向上
4. 水星是太阳系中距离太阳最近的行星,其平均质量密度与地球的平均质量密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的,则靠近水星表面运动的卫星与地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度之比约为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,在匀强磁场中,两长直导线和垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为,图中、连线竖直。当两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流时,纸面内与两导线距离均为的点处的磁感应强度为零。已知通电导线在处产生的磁感应强度大小为,则( )
A. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向竖直向上
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向竖直向下
C. 匀强磁场磁感应强度大小为,方向水平向右
D. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向水平向左
6. 小米含水率是影响贮存、加工和运输的重要指标,市场上有一种电容式小米水分测量仪,如图所示为其简化原理图,平行板电容器两极板通过导线连接在电压传感器两端,电压传感器与静电计等效,相当于断路且可实时显示电容器两极板间的电压。给电容器带上一定的电荷量Q后断开电源,将待测小米压实填充在两极板之间,已知内部含水量高的小米相对介电常数较大,忽略米粒之间的间隙,则填充小米后( )
A. 电容器两极板间的电场强度变小
B. 电容器两极板所带的电荷量会增加
C. 电容器的电容值将变小
D. 电压传感器示数越大说明小米的含水量越高
7. 如图所示,质量为2kg的物体A静止在劲度系数为的竖直轻弹簧上方,质量为3kg的物体B用细线悬挂起来,物体A、B紧挨在一起但A、B之间无压力。某时刻将细线剪断,则在细线被剪断的瞬间,下列说法正确的是( )(当地重力加速度)
A. 轻弹簧的压缩量为0.5m
B. 物体A、B的瞬时加速度大小为
C. 物体B的瞬时加速度大小为
D. 物体B对物体A的压力大小为30N
8. 据中国地震台网正式测定,2025年1月2日在银川市金凤区发生4.8级地震,震源深度12公里。当地许多居民收到“地震预警”信息,“地震预警”是指在地震发生以后,抢在地震波传播到受灾地区前,向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报,通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究,某机械波沿x轴传播,图甲为该简谐波t=0.4s时刻的波形图,M是此波上的一个质点,平衡位置处于1.4km处,图乙为质点M的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该列波沿x轴负向传播
B. 质点M在4s内通过的路程为4m
C. 该列波的传播速度为3.5m/s
D. 质点M在0.8s内沿x轴运动了2.8km
9. 太极图含义丰富而复杂,它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示,O为大圆的圆心,为上侧阳半圆的圆心,为下侧阴半圆的圆心,O、,在同一直线上,AB为大圆的直径且与连线垂直,C、D为关于O点对称的两点,在,两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷,整个空间只有,处点电荷产生的电场。下列说法正确的是( )
A. C、D两点电势相等
B. 把电子由A沿直线移到B的过程中,电子的电势能保持不变
C. 把质子由A沿直线移到B的过程中,质子所受电场力先增加后减小
D. 将一电子(不计重力)从A点由静止释放,电子可以沿直线在AB间做往返运动
10. 如图所示,质量为3m光滑弧形槽静止放在光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,一个质量为m的小物块从槽上高h处开始自由下滑,小物块的初始位置与弧形槽底端的水平距离为s。下列说法正确的是( )
A. 在下滑过程中,小物块和弧形槽组成的系统动量守恒
B. 在下滑到弧形槽底端的过程中,小物块对地的水平位移为s
C. 小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能
D. 小物块被弹簧反弹后能追上弧形槽,且沿弧形槽上升最大高度为
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
二、实验题
11. 某学习小组利用如图甲所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上,拉力传感器与滑轮之间的轻绳始终与长木板平行,拉力传感器可直接显示绳上的拉力大小,打点计时器所接电源的频率为。
(1)关于本次实验的注意事项,下列说法正确的是 。
A. 实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量。
B. 实验时为了平衡摩擦力,需要将长木板右端适当垫高。
C. 实验时应先接通打点计时器的电源再释放小车。
D. 实验时需要测量砂和砂桶的质量。
(2)正确完成实验操作后,得到的一条纸带部分如图乙所示,纸带上各点均为计时点,由此可得打点计时器打出点时小车的速度大小_____________,小车的加速度大小_____________(结果均保留两位有效数字)。
(3)探究加速度与力的关系时,画出了如图丙所示a-F图线,图线不过坐标原点原因是____________。
12. 现要测定一节干电池的电动势和内阻。
(1)为了调节方便且测量精度更高,电流表应选________,电压表应选___________(选填选项前的字母)。
A.电流表(0~0.6A)
B.电流表(0~3A)
C.电压表(0~3V)
D.电压表(0~15V)
(2)经过多次测量,记录了多组电流表示数和电压表示数,并在图中画出了图像。由图像乙可以得出,此干电池的电动势的测量值___________V(保留三位有效数字),内阻的测量值___________(保留两位有效数字)。
(3)利用这种方法测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和内阻r真相比E测_______E真,内阻r测 ________r真(均填“大于”、“小于”或“等于”)
三、解答题
13. 如图,在有圆孔的水平支架上放置一物块,玩具子弹从圆孔下方竖直向上击中物块中心并穿出,穿出后物块和子弹上升的最大高度分别为h和8h。已知子弹的质量为m,物块的质量为4m,重力加速度大小为g;在子弹和物块上升过程中,子弹所受阻力忽略不计,物块所受阻力大小为自身重力的。子弹穿过物块时间很短,不计物块厚度的影响,求
(1)子弹击中物块前瞬间的速度大小;
(2)子弹从击中物块到穿出过程中,系统损失的机械能。
14. 如图所示,一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体(可视为理想气体)、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止,其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变,将一质量为M的物体轻放到活塞上,经过足够长的时间,活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S,大气压强为,重力加速度大小为g,忽略活塞厚度。求:
(1)初始时,缸内气体的压强;
(2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度;
(3)该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。
15. 如图所示,平面直角坐标系xOy中,在第Ⅰ象限内存在方向沿y轴负方向的匀强电场,在第Ⅳ象限内区域存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动,经过电场后从x轴上的点进入磁场,粒子恰好不能从磁场的下边界离开磁场。不计粒子重力。求:
(1)粒子在Q点位置的速度和速度方向与x轴正方向夹角;
(2)匀强磁场磁感应强度大小B;
(3)粒子从P点开始运动至第一次到达磁场下边界所需要的时间。
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平罗中学2024-2025学年度第二学期第一次月考试题
高三物理
满分:100分考试时间:75分钟
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 核电池是利用放射性同位素衰变释放能量发电的装置,并应用在“嫦娥四号”的着陆器和月球车上。某种核电池原料为钚的氧化物,核反应方程为。则X为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设X为,根据质量数守恒和核电荷数守恒可知
解得
,
故X为。
故选D。
2. 如图所示,汽车以的速度匀速驶向路口,当行驶至距路口停车线处时,绿灯还有熄灭。由于有人横向进入路口,该汽车在绿灯熄灭前要停在停车线处,则汽车运动的图象可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】要使汽车停在停车线处,则图线与坐标轴所围图形的面积应刚好等于35m。A、B选项的面积明显均小于30m,D选项的面积为25m,而C选项的面积介于20m到40m之间。根据排除法,只有C正确。
故选C。
3. 为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。当此车减速上坡时,则乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)( )
A. 处于失重状态 B. 不受摩擦力的作用
C. 受到向前(水平向右)的摩擦力作用 D. 所受合力竖直向上
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.当此车减速上坡时,整体的加速度沿斜面向下,乘客具有向下的分加速度,所以处于失重状态。故A正确;
BC.同理,乘客具有水平向左的分加速度,所以静摩擦力水平向左。故BC错误;
D.根据牛顿第二定律,可知乘客所受合力沿斜面向下。故D错误。
故选A。
4. 水星是太阳系中距离太阳最近的行星,其平均质量密度与地球的平均质量密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的,则靠近水星表面运动的卫星与地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度之比约为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由万有引力提供向心力
解得
所以
故选C。
5. 如图所示,在匀强磁场中,两长直导线和垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为,图中、连线竖直。当两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流时,纸面内与两导线距离均为的点处的磁感应强度为零。已知通电导线在处产生的磁感应强度大小为,则( )
A. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向竖直向上
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向竖直向下
C. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向水平向右
D. 匀强磁场的磁感应强度大小为,方向水平向左
【答案】A
【解析】
【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为,如下图所示
由此可知,外加的磁场方向与PQ平行,且由Q指向P,即竖直向上,依据几何关系,及三角知识,则有
故A正确,BCD错误。
故选A。
6. 小米含水率是影响贮存、加工和运输的重要指标,市场上有一种电容式小米水分测量仪,如图所示为其简化原理图,平行板电容器两极板通过导线连接在电压传感器两端,电压传感器与静电计等效,相当于断路且可实时显示电容器两极板间的电压。给电容器带上一定的电荷量Q后断开电源,将待测小米压实填充在两极板之间,已知内部含水量高的小米相对介电常数较大,忽略米粒之间的间隙,则填充小米后( )
A. 电容器两极板间的电场强度变小
B. 电容器两极板所带的电荷量会增加
C. 电容器的电容值将变小
D. 电压传感器示数越大说明小米的含水量越高
【答案】A
【解析】
【详解】B.电容器与电源断开,所带电荷量保持不变,故B错误;
C.填充小米后,相对介电常数变大,由知电容器的电容值将变大,故C错误;
D.两极板间电压,小米的含水量越高越大,越小,电压传感器示数越小,故D错误;
A.板间电场强度,板间距不变,填充小米后,增大,减小,电容器两极板间的电场强度变小,故A正确。
故选A。
7. 如图所示,质量为2kg的物体A静止在劲度系数为的竖直轻弹簧上方,质量为3kg的物体B用细线悬挂起来,物体A、B紧挨在一起但A、B之间无压力。某时刻将细线剪断,则在细线被剪断的瞬间,下列说法正确的是( )(当地重力加速度)
A. 轻弹簧的压缩量为0.5m
B. 物体A、B的瞬时加速度大小为
C. 物体B的瞬时加速度大小为
D. 物体B对物体A的压力大小为30N
【答案】B
【解析】
【详解】A.对A受力平衡且B对A无压力,可知轻弹簧的压缩量为
由于弹簧弹力不会突变,在细线被形断的瞬间,则轻弹簧的压缩量为0.2m,故A错误;
BC.物体A、B的瞬时加速度大小
故B正确,C错误;
D.对物体B,有
解得
则物体B对物体A的压力大小为12N,故D错误。
故选B。
8. 据中国地震台网正式测定,2025年1月2日在银川市金凤区发生4.8级地震,震源深度12公里。当地许多居民收到“地震预警”信息,“地震预警”是指在地震发生以后,抢在地震波传播到受灾地区前,向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报,通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究,某机械波沿x轴传播,图甲为该简谐波t=0.4s时刻的波形图,M是此波上的一个质点,平衡位置处于1.4km处,图乙为质点M的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该列波沿x轴负向传播
B. 质点M在4s内通过的路程为4m
C. 该列波的传播速度为3.5m/s
D. 质点M在0.8s内沿x轴运动了2.8km
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由题图乙知,t=0.4s时刻质点M向y轴正方向振动,根据“同侧法”,该列波沿x轴负方向传播,故A正确;
B.质点M在4s内通过路程为cm=4m
故B正确;
C.由题中图甲、图乙可知,波长2.8km,周期为0.8s,该列波的传播速度为km/s
故C错误;
D.质点M只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,故D错误。
故选AB。
9. 太极图的含义丰富而复杂,它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示,O为大圆的圆心,为上侧阳半圆的圆心,为下侧阴半圆的圆心,O、,在同一直线上,AB为大圆的直径且与连线垂直,C、D为关于O点对称的两点,在,两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷,整个空间只有,处点电荷产生的电场。下列说法正确的是( )
A. C、D两点电势相等
B. 把电子由A沿直线移到B的过程中,电子的电势能保持不变
C. 把质子由A沿直线移到B的过程中,质子所受电场力先增加后减小
D. 将一电子(不计重力)从A点由静止释放,电子可以沿直线在AB间做往返运动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.在,两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷,若处为正点电荷,处为负点电荷,由于C点靠近正点电荷,D点靠近负点电荷,则C点电势大于D点电势,若处为负点电荷,处为正点电荷,由于C点靠近负点电荷,D点靠近正点电荷,则C点电势小于D点电势,故C、D两点电势不相等,故A错误;
B.AB为等量异种电荷连线的中垂线,根据等量异种电荷电势分布特点可知,中垂线为一等势线,所以把电子由A沿直线移到B的过程中,电子的电势能保持不变,故B正确;
C.根据等量异种电荷中垂线电场分布特点可知,O点为中垂线上场强最大点,则把质子由A沿直线移到B的过程中,场强先变大后变小,质子所受电场力先增加后减小,故C正确;
D.由于根据等量异种电荷中垂线上的场强方向与中垂线垂直,所以将一电子(不计重力)从A点由静止释放,在A处受到的电场力与AB直线垂直,电子不可能沿直线在AB间做往返运动,故D错误。
故选BC。
10. 如图所示,质量为3m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,一个质量为m的小物块从槽上高h处开始自由下滑,小物块的初始位置与弧形槽底端的水平距离为s。下列说法正确的是( )
A. 在下滑过程中,小物块和弧形槽组成的系统动量守恒
B. 在下滑到弧形槽底端的过程中,小物块对地的水平位移为s
C. 小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能
D. 小物块被弹簧反弹后能追上弧形槽,且沿弧形槽上升的最大高度为
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】A.利用整体法,下滑过程中,光滑弧形槽与物块在水平方向合力为零,所以在水平方向动量守恒,光滑弧形槽的速度变大,动能增加,故物块的机械能减少,故物块的机械能不守恒,故A错误;
B.下滑过程中,物块和弧形槽组成的水平动量守恒,则
可知两者的速度之比为3:1;位移之和为s,运动时间相等,则位移之比为3:1,可知物块和弧形槽的位移分别为
和
故B错误;
C.由动量守恒和机械能守恒得
解得物块的速度
动能
小物块压缩弹簧的过程中,其动能全部转化为弹簧的弹性势能,所以最大弹性势能为
故C正确;
D.小物块被弹簧反弹后的速度大小与反弹前的速度大小相等,所以能追上弧形槽,当沿弧形槽上升到最大高度时,由动量守恒可得
由机械能守恒得
解得
故D正确。
故选CD。
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
二、实验题
11. 某学习小组利用如图甲所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上,拉力传感器与滑轮之间的轻绳始终与长木板平行,拉力传感器可直接显示绳上的拉力大小,打点计时器所接电源的频率为。
(1)关于本次实验的注意事项,下列说法正确的是 。
A. 实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量。
B. 实验时为了平衡摩擦力,需要将长木板右端适当垫高。
C. 实验时应先接通打点计时器的电源再释放小车。
D. 实验时需要测量砂和砂桶的质量。
(2)正确完成实验操作后,得到的一条纸带部分如图乙所示,纸带上各点均为计时点,由此可得打点计时器打出点时小车的速度大小_____________,小车的加速度大小_____________(结果均保留两位有效数字)。
(3)探究加速度与力的关系时,画出了如图丙所示a-F图线,图线不过坐标原点原因是____________。
【答案】(1)BC (2) ①. 1.6 ②. 3.2
(3)平衡摩擦力过大
【解析】
【小问1详解】
AD.绳子的拉力由拉力传感器测出,不需要用砂和砂桶的重力去代替绳子拉力,不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量,也不需要测量砂和砂桶的质量,故AD错误;
B.为了平衡摩擦力,需要将长木板右端适当垫高,以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力,故B正确;
C.为了能稳定地打出足够多的点,小车应靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,故C正确。
故选BC。
【小问2详解】
[1] 相邻的两个计数点之间的时间间隔为s=0.04s
打B点时小车的速度等于A到C之间的平均速度,即
[2]用逐差法求小车的加速度
【小问3详解】
图中时,则图线不过坐标原点原因是平衡摩擦力过大。
12. 现要测定一节干电池的电动势和内阻。
(1)为了调节方便且测量精度更高,电流表应选________,电压表应选___________(选填选项前的字母)。
A.电流表(0~0.6A)
B.电流表(0~3A)
C.电压表(0~3V)
D.电压表(0~15V)
(2)经过多次测量,记录了多组电流表示数和电压表示数,并在图中画出了图像。由图像乙可以得出,此干电池的电动势的测量值___________V(保留三位有效数字),内阻的测量值___________(保留两位有效数字)。
(3)利用这种方法测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和内阻r真相比E测_______E真,内阻r测 ________r真(均填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】(1) ①. C ②. A
(2) ①. 1.48 ②. 0.80
(3) ①. 小于 ②. 小于
【解析】
【小问1详解】
[1][2]由于一节干电池的电动势约为1.5V,则电压表应选(0~3V),故选C;考虑到外电阻,以及经过电源的电流不能太大,所以电流表应选(0~0.6A)。故选A。
【小问2详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的纵轴截距等于电动势,则有V
图像的斜率绝对值等于内阻,则有
【小问3详解】
[1][2]因为该电路图中电压表是路端电压值,是准确的,而电流表是支路电流不是干路电流,即电流偏小,即误差来源于电压表的分流,所以所测电源电动势和内阻均偏小。即E测<E真,内阻r测 <r真。
三、解答题
13. 如图,在有圆孔水平支架上放置一物块,玩具子弹从圆孔下方竖直向上击中物块中心并穿出,穿出后物块和子弹上升的最大高度分别为h和8h。已知子弹的质量为m,物块的质量为4m,重力加速度大小为g;在子弹和物块上升过程中,子弹所受阻力忽略不计,物块所受阻力大小为自身重力的。子弹穿过物块时间很短,不计物块厚度的影响,求
(1)子弹击中物块前瞬间的速度大小;
(2)子弹从击中物块到穿出过程中,系统损失的机械能。
【答案】(1)
(2)37.5mgh
【解析】
【小问1详解】
子弹射穿木块后子弹和木块的速度分别为
其中
子弹射穿木块过程由动量守恒
解得
【小问2详解】
子弹从击中物块到穿出过程中,系统损失机械能
14. 如图所示,一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体(可视为理想气体)、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止,其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变,将一质量为M的物体轻放到活塞上,经过足够长的时间,活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S,大气压强为,重力加速度大小为g,忽略活塞厚度。求:
(1)初始时,缸内气体的压强;
(2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度;
(3)该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。
【答案】(1)
(2),
(3)0,
【解析】
【小问1详解】
对活塞受力分析,由平衡条件
解得初始时,缸内气体的压强为
【小问2详解】
对物体和活塞整体受力分析,由平衡条件
解得缸内气体最终的压强为
由玻意耳定律可知
活塞下降的高度
联立可得
【小问3详解】
由于过程中温度保持不变,则该过程缸内气体内能的变化量为
根据能量守恒可知整个过程外界对其所做的功等于活塞和物体减少的重力势能,故可得外界对其所做的功
15. 如图所示,平面直角坐标系xOy中,在第Ⅰ象限内存在方向沿y轴负方向的匀强电场,在第Ⅳ象限内区域存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动,经过电场后从x轴上的点进入磁场,粒子恰好不能从磁场的下边界离开磁场。不计粒子重力。求:
(1)粒子在Q点位置的速度和速度方向与x轴正方向夹角;
(2)匀强磁场磁感应强度大小B;
(3)粒子从P点开始运动至第一次到达磁场下边界所需要的时间。
【答案】(1)2v0,
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设粒子从到的过程中,加速度大小为,运动时间为,在点进入磁场时速度大小为,方向与轴正方向间的夹角为沿轴方向的大小为,则水平方向上
竖直方向上
解得
点的合速度
解得
【小问2详解】
设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为,据洛伦兹力提供向心力
解得
粒子运动轨迹如图所示,根据几何关系得
解得
【小问3详解】
根据几何关系,粒子从进入磁场到到达下边界在磁场中转过的圆心角为
在磁场中运动的周期
在磁场中运动的时间
粒子运动总的时间
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