精品解析:2025届安徽省六安第一中学高三下学期学业水平考试物理试题
2025-06-16
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内容正文:
六安一中2025届高三综合模拟试卷
物理试卷(三)
时间:75分钟 分值:100分
一、单选题(每题4分,共32分)
1. 在物理学的研究中用到的思想方法很多,下列说法不正确的是( )
A. 甲图中推导匀变速直线运动位移与时间关系时运用了微元法
B. 乙图中卡文迪许测定引力常量的实验中运用了等效替代法
C. 丙图中探究向心力大小与质量、角速度和半径之间关系时运用了控制变量法
D. 丁图中伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和逻辑推理的方法
2. 我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课,在亿万中小学生心里播撒下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验:一个是微重力环境下液桥演示实验,在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥,如图a所示;另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示,把三根粗细不同的塑料管,同时放入装满水的培养皿,水在管内不断上升,直到管顶,如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解,下列说法正确的是( )
A. 液体表面张力使得液桥表面形状得以维持,而不会“垮塌”
B. 分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示,能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C. 农民使用“松土保墒”进行耕作,通过松土形成了土壤毛细管,使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D. 航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
3. 某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为X→Y+Z,并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能,其中Z的速度为v,以下结论正确的是( )
A. Y原子核的速度大小为v
B. Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
C. Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(c为光速)
D. Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
4. 宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用,三星质量也相同。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星做圆周运动,如图甲所示;另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,如图乙所示。设两种系统中三个星体的质量均为m,且两种系统中各星间的距离已在图中标出,引力常量为G,则下列说法中正确的是( )
A. 直线形三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为
B. 直线形三星系统中星体做圆周运动的周期为
C. 三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为
D. 三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为
5. 如图所示,一光滑球体放在支架与竖直墙壁之间,支架的倾角,光滑球体的质量为m,支架的质量为,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个装置保持静止,则支架和地面间的动摩擦因数至少为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,在直角坐标系中,先固定一不带电金属导体球,半径为,球心坐标为。再将一点电荷A固定在原点处,带电量为。、是轴上的两点,、两点对称地分布在轴两侧,点、、到坐标原点的距离均为,与金属导体球外表面相切于点,已知金属导体球处于静电平衡状态,为静电力常数,则下列说法正确的是( )
A. 图中各点的电势关系为
B. 金属导体球左侧感应出负电荷,右侧感应出正电荷,用一根导线分别连接左右两侧,导线中有短暂的电流
C. 金属导体球上的感应电荷在外表面处的场强大小,方向垂直于金属球表面
D. 金属导体球上的感应电荷在球心处产生的电场强度为,方向沿轴负方向
7. 一列简谐横波在t=0时的波形如图中实线所示,t=1s时的波形如图中虚线所示,则下列说法正确的是( )
A. 这列波的波长为8m
B. 平衡位置分别为A、B的两个质点,振动方向始终相同
C. 若波向右传播,则波的最大频率为0.25Hz
D. 若波向左传播,则波的传播速度大小为6m/s
8. 如图所示,两段轻绳A、B连接两个小球1、2,悬挂在天花板上。一轻弹簧C一端连接球2,另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳A与竖直方向、轻绳B与水平方向的夹角均为30°,弹簧C沿水平方向。已知重力加速度为g。则( )
A. 球1和球2的质量之比为1:2
B. 在轻绳A突然断裂的瞬间,球1的加速度方向沿B绳由1球指向2球
C. 在轻绳A突然断裂的瞬间,球2的加速度大小为2g
D. 在轻绳A突然断裂的瞬间,球1的加速度大小为g
二、多选题(每题5分,共10分)
9. 如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比,原线圈EF两端与宽度m的光滑平行金属轨道连接,轨道平面水平,磁感应强度T的匀强磁场垂直于轨道平面向下。一根阻值不计的金属杆以的速度在轨道上往复运动,并始终与导轨保持良好接触。副线圈GH两端连接的电路如图,三个灯泡的电阻均为4Ω,L是直流电阻不计的理想线圈,C是电容器。下列说法正确的是( )
A. 三个灯泡中最亮,最暗
B. 副线圈中电流的频率为5Hz
C. 灯泡的功率为36W
D. 若导体棒的运动周期变为0.05s,则灯泡变亮,变暗
10. 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨水平放置,以直线为分界线,左、右两侧导轨的间距分别为、。导轨处在竖直向上的匀强磁场中,其中左侧磁场的磁感应强度大小为、右侧磁场的磁感应强度大小为。质量分别为、的导体棒、均垂直导轨放置,两导体棒接入电路中的阻值均为,其余电阻不计。初始时两导体棒均静止,现对棒施加水平向左的恒力,同时对棒施加水平向右的恒力,且,两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直且保持良好接触。已知从开始运动到两棒运动状态刚好稳定的过程中棒的位移大小为,则此过程中( )
A. 同一时刻棒的加速度大小等于棒加速度大小的2倍
B. 运动状态稳定时棒做匀加速运动
C. 运动状态稳定时棒的速度大小为
D. 棒产生的焦耳热为
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了5个连续点之间的距离。
(1)物块下滑时的加速度a = _____m/s2;打C点时物块的速度v = ____m/s;
(2)已知重力加速度大小为g,求出动摩擦因数,还需测量的物理量是____(填正确答案标号)。
A.物块的质量 B.斜面的高度 C.斜面的倾角
12. 热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:
待测热敏电阻(实验温度范围内,阻值约几百欧到几千欧);
电源E(电动势,内阻r约为);
电阻箱R(阻值范围);
滑动变阻器(最大阻值);
滑动变阻器(最大阻值);
微安表(量程,内阻等于);
开关两个,温控装置一套,导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:
①按图示连接电路;
②闭合、,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开,调节电阻箱,使微安表指针半偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用___________(填“”或“”)。
(2)请用笔画线代替导线,将实物图(不含温控装置)连接成完整电路__________。
(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为,该温度下热敏电阻的测量值为___________(结果保留到个位),该测量值___________(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)多次实验后,学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐___________(填“增大”或“减小”)。
四、解答题12+12+18分
13. 如图所示长方体玻璃砖,长AB为,宽与高均为。AB边上有一单色光源S。该单色光相对于玻璃的折射率为,当右侧面恰好全部都有光线射出时:
(1)光源S离B点的距离是多少;
(2)左侧面有光线射出的面积是多少。
14. 如图所示,在平面直角坐标系内,第三、四象限内存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场Ⅰ,第一象限内存在匀强磁场Ⅱ,磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度大小未知。一质量为、电荷量为的带正电粒子从轴上的点以与轴负方向成角斜向下的速度射入匀强磁场Ⅰ,经过匀强磁场Ⅰ偏转一次后从轴上的点进入匀强磁场Ⅱ,且恰好不能进入第二象限。点到原点的距离为,点到原点的距离为,忽略粒子所受重力的大小。求:
(1)粒子的速度大小;
(2)自粒子从点射入开始计时,到粒子第三次通过轴正半轴所用的时间。
15. 如图,质量m1= 1kg的木板静止在光滑水平地面上,右侧的竖直墙面固定一劲度系数k = 20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量m2= 4kg的小物块以水平向右的速度滑上木板左端,两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长,物块与木板间的动摩擦因数μ = 0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为。取重力加速度g = 10m/s2,结果可用根式表示。
(1)求木板刚接触弹簧时速度的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1;
(2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小;
(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,系统因摩擦转化的内能U(用t0表示)。
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六安一中2025届高三综合模拟试卷
物理试卷(三)
时间:75分钟 分值:100分
一、单选题(每题4分,共32分)
1. 在物理学的研究中用到的思想方法很多,下列说法不正确的是( )
A. 甲图中推导匀变速直线运动位移与时间关系时运用了微元法
B. 乙图中卡文迪许测定引力常量的实验中运用了等效替代法
C. 丙图中探究向心力大小与质量、角速度和半径之间关系时运用了控制变量法
D. 丁图中伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和逻辑推理的方法
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲图中推导匀变速直线运动位移与时间关系时运用了微元法,故A正确,不符合题意;
B.乙图中卡文迪许测定引力常量的实验中运用了放大法,故B错误,符合题意;
C.丙图中探究向心力大小与质量、角速度和半径之间关系时运用了控制变量法,故C正确,不符合题意;
D.丁图中伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和逻辑推理的方法,故D正确,不符合题意。
故选B。
2. 我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课,在亿万中小学生心里播撒下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验:一个是微重力环境下液桥演示实验,在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥,如图a所示;另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示,把三根粗细不同的塑料管,同时放入装满水的培养皿,水在管内不断上升,直到管顶,如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解,下列说法正确的是( )
A. 液体表面张力使得液桥表面形状得以维持,而不会“垮塌”
B. 分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示,能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C. 农民使用“松土保墒”进行耕作,通过松土形成了土壤毛细管,使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D. 航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
【答案】A
【解析】
【详解】A.液体表面张力使得液桥表面形状得以维持,而不会“垮塌”,故A正确;
B.分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示,水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离,能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置,故B错误;
C.农民使用“松土保熵”进行耕作,通过松土阻断了土壤毛细管,使得土壤下面的水分不容易被输送到地表,故C错误;
D.毛笔书写过程中,在毛细现象作用下,墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡,于是墨汁便被吸入毛笔材料中,并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时,留在毛笔表面的墨汁,同样在毛细作用下,被吸附到纸上,其间根本无须重力作用。故D错误。
故选A。
3. 某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为X→Y+Z,并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能,其中Z的速度为v,以下结论正确的是( )
A. Y原子核的速度大小为v
B. Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
C. Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(c为光速)
D. Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.设Y原子核的速度大小为v′,由动量守恒有
0=Dv′-Fv
所以
v′=v
A错误;
B.Y原子核的动能为EkY=v2,Z原子核的动能为EkZ=Fv2,动能之比为,B错误;
CD.因为放出能量,有质量亏损,所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小,结合能之和比X的大,C错误,D正确。
故选D。
4. 宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用,三星质量也相同。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星做圆周运动,如图甲所示;另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,如图乙所示。设两种系统中三个星体的质量均为m,且两种系统中各星间的距离已在图中标出,引力常量为G,则下列说法中正确的是( )
A. 直线形三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为
B. 直线形三星系统中星体做圆周运动的周期为
C. 三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为
D. 三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.直线三星系统中星体做圆周运动,万有引力做向心力;根据星体受到另两个星体的引力作用可得
星体做圆周运动的线速度大小为
故A错误;
B.直线三星系统中星体做圆周运动,万有引力做向心力;根据星体受到另两个星体的引力作用可得
解得星体做圆周运动的周期为
故B错误;
C.根据几何关系可得:三角形三星系统中星体受另外两个星体的引力作用,圆周运动的轨道半径为
由万有引力提供向心力得
解得三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为
故C错误;
D.三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为
故D正确。
故选D。
5. 如图所示,一光滑球体放在支架与竖直墙壁之间,支架的倾角,光滑球体的质量为m,支架的质量为,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个装置保持静止,则支架和地面间的动摩擦因数至少为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】对光滑球体受力分析如图所示
根据平衡条件可得
对支架受力分析如图所示
根据牛顿第三定律可知
对支架由平衡条件可得
又
联立解得
可知支架和地面间的动摩擦因数至少为。
故选D。
6. 如图所示,在直角坐标系中,先固定一不带电金属导体球,半径为,球心坐标为。再将一点电荷A固定在原点处,带电量为。、是轴上的两点,、两点对称地分布在轴两侧,点、、到坐标原点的距离均为,与金属导体球外表面相切于点,已知金属导体球处于静电平衡状态,为静电力常数,则下列说法正确的是( )
A. 图中各点的电势关系为
B. 金属导体球左侧感应出负电荷,右侧感应出正电荷,用一根导线分别连接左右两侧,导线中有短暂的电流
C. 金属导体球上的感应电荷在外表面处的场强大小,方向垂直于金属球表面
D. 金属导体球上的感应电荷在球心处产生的电场强度为,方向沿轴负方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于感应电荷对场源电荷的影响,点电荷A左边电场小于右边的电场强度,根据
U=Ed
定性分析可知c点的电势小于a点的电势,b、c在同一等势面上,根据沿着电场线方向电势逐渐降低,可得
综上可得
故A错误;
B.金属导体球左侧感应出负电荷,右侧感应出正电荷,由于金属球是等势体,用一根导线分别连接左右两侧,导线中没有短暂的电流,故B错误:
C.d处合场强才是垂直于表面的方向,感应电荷在d处产生的场强方向不是垂直于表面,故C错误;
D.点电荷A在处的场强大小
方向沿轴正方向,金属导体球内部电场强度为零,则金属导体球上的感应电荷在球心处产生的电场强度为,方向沿轴负方向,故D正确。
故选D。
7. 一列简谐横波在t=0时的波形如图中实线所示,t=1s时的波形如图中虚线所示,则下列说法正确的是( )
A. 这列波的波长为8m
B. 平衡位置分别为A、B的两个质点,振动方向始终相同
C. 若波向右传播,则波的最大频率为0.25Hz
D. 若波向左传播,则波的传播速度大小为6m/s
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图可知,这列波的波长为,A正确;
B.A、B两个质点的平衡位置相距
故振动方向始终相反,B错误;
C.若波向右传播,有
解得
则波的最小频率为
C错误;
D.若波向左传播,有
解得
则波的传播速度大小为
D错误。
故选A。
8. 如图所示,两段轻绳A、B连接两个小球1、2,悬挂在天花板上。一轻弹簧C一端连接球2,另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳A与竖直方向、轻绳B与水平方向的夹角均为30°,弹簧C沿水平方向。已知重力加速度为g。则( )
A. 球1和球2的质量之比为1:2
B. 在轻绳A突然断裂的瞬间,球1的加速度方向沿B绳由1球指向2球
C. 在轻绳A突然断裂的瞬间,球2的加速度大小为2g
D. 在轻绳A突然断裂的瞬间,球1的加速度大小为g
【答案】D
【解析】
【详解】A.分别对两小球进行受力分析,如下图所示
根据平衡条件可得
解得球1和球2的质量之比为
故A错误;
BC.在轻绳A突然断裂的瞬间,弹簧弹力未来得及变化,则球2所受重力和弹簧弹力不变,设轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力变为0,则球2的加速度为
方向与方向相反,即沿绳B斜向右下方。此时球1只受重力,加速度竖直向下大小等于g,沿绳B方向的分加速度为
因为,则假设不成立,可知此时轻绳B存在弹力。则球2除重力和弹力外还受到AB间绳子斜向左上的拉力,故球2的加速度大小小于2g,由力的合成可知,球1的合力大于其重力,方向在竖直方向与绳B的夹角之间,则球1的加速度一定大于g,方向在竖直方向与绳B的夹角之间,故BC错误;
D.以两小球为整体,沿绳B方向上,有
在垂直于B绳的方向上,对1球有
球1的加速度大小为
故D正确。
故选D。
二、多选题(每题5分,共10分)
9. 如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比,原线圈EF两端与宽度m的光滑平行金属轨道连接,轨道平面水平,磁感应强度T的匀强磁场垂直于轨道平面向下。一根阻值不计的金属杆以的速度在轨道上往复运动,并始终与导轨保持良好接触。副线圈GH两端连接的电路如图,三个灯泡的电阻均为4Ω,L是直流电阻不计的理想线圈,C是电容器。下列说法正确的是( )
A. 三个灯泡中最亮,最暗
B. 副线圈中电流的频率为5Hz
C. 灯泡的功率为36W
D. 若导体棒的运动周期变为0.05s,则灯泡变亮,变暗
【答案】BC
【解析】
【详解】A.变压器中产生交变电流,线圈和电容对交变电流均有一定的阻碍作用,所以三个灯泡亮度不同,亮度最大,A错误;
B.根据角速度与频率的关系可知
B正确;
C.原线圈产生的电动势为
原线圈电压的有效值
根据理想变压器的电压规律解得两端的电压为
则的功率为
C正确;
D.导体棒的运动周期为,根据周期与频率的关系可知交变电流的频率变为
频率变大,线圈对交变电流的阻碍作用增大,则变暗,电容对交变电流的阻碍作用减小,则变亮,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨水平放置,以直线为分界线,左、右两侧导轨的间距分别为、。导轨处在竖直向上的匀强磁场中,其中左侧磁场的磁感应强度大小为、右侧磁场的磁感应强度大小为。质量分别为、的导体棒、均垂直导轨放置,两导体棒接入电路中的阻值均为,其余电阻不计。初始时两导体棒均静止,现对棒施加水平向左的恒力,同时对棒施加水平向右的恒力,且,两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直且保持良好接触。已知从开始运动到两棒运动状态刚好稳定的过程中棒的位移大小为,则此过程中( )
A. 同一时刻棒的加速度大小等于棒加速度大小的2倍
B. 运动状态稳定时棒做匀加速运动
C. 运动状态稳定时棒的速度大小为
D. 棒产生的焦耳热为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设回路中的电流为,根据牛顿第二定律,对棒有
对棒有
可得
A正确;
B.分析可知两棒稳定的运动状态均为匀速直线运动,B错误;
C.设两棒运动状态稳定时速度大小分别为、,此时闭合回路中的总感应电动势
在达到稳定运动状态前的任意时刻有
则
可得
又稳定时有
其中
联立解得
C错误;
D.在运动状态稳定前的任意时刻均有
则从开始运动到运动状态稳定,棒的位移大小
稳定运动时
对、棒组成的系统根据能量守恒定律有
棒产生的焦耳热
联立解得
D正确。
故选AD。
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了5个连续点之间的距离。
(1)物块下滑时的加速度a = _____m/s2;打C点时物块的速度v = ____m/s;
(2)已知重力加速度大小为g,求出动摩擦因数,还需测量的物理量是____(填正确答案标号)。
A.物块的质量 B.斜面的高度 C.斜面的倾角
【答案】 ①. 3.25 ②. 1.79 ③. C
【解析】
【详解】(1)[1]根据逐差法有
解得
[2]打C点时物块的速度
(2)[3]对滑块,根据牛顿第二定律,有
解得
故还需要测量斜面的倾角。
故选C。
【考点】测量动摩擦因数实验
【点睛】实验的核心是实验原理,根据原理选择器材,安排实验步骤,分析实验误差,进行数据处理等等。
12. 热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:
待测热敏电阻(实验温度范围内,阻值约几百欧到几千欧);
电源E(电动势,内阻r约为);
电阻箱R(阻值范围);
滑动变阻器(最大阻值);
滑动变阻器(最大阻值);
微安表(量程,内阻等于);
开关两个,温控装置一套,导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:
①按图示连接电路;
②闭合、,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开,调节电阻箱,使微安表指针半偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用___________(填“”或“”)。
(2)请用笔画线代替导线,将实物图(不含温控装置)连接成完整电路__________。
(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为,该温度下热敏电阻的测量值为___________(结果保留到个位),该测量值___________(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)多次实验后,学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐___________(填“增大”或“减小”)。
【答案】 ①. ②. ③. 3500 ④. 大于 ⑤. 减小
【解析】
【详解】(1)[1]用半偏法测量热敏电阻的阻值,尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变,由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联,滑动变阻器的阻值越小,S2闭合前、后并联部分电阻变化越小,从而并联部分的电压值变化越小,故滑动变阻器应选R1。
(2)[2]电路连接图如图所示
(3)[3]微安表半偏时,该支路的总电阻为原来的2倍,即
可得
[4]当断开S2,微安表半偏时,由于该支路的电阻增加,电压略有升高,根据欧姆定律,总电阻比原来2倍略大,也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻,而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算,因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
(4)[5]由于是图像,当温度T升高时,减小,从图中可以看出减小,从而减小,因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。
四、解答题12+12+18分
13. 如图所示长方体玻璃砖,长AB为,宽与高均为。AB边上有一单色光源S。该单色光相对于玻璃的折射率为,当右侧面恰好全部都有光线射出时:
(1)光源S离B点的距离是多少;
(2)左侧面有光线射出的面积是多少。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)设该单色光照射发生全反射的临界角为,则有
解得
如图所示
当,在侧面恰好全部都有光线射出,根据几何关系可得
则
(2)因为光源S在面上发生全反射的临界角为,假设光源照射到面上的点刚好发生全反射,则有
根据几何关系可得
则左侧面有光线射出的面积为
14. 如图所示,在平面直角坐标系内,第三、四象限内存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场Ⅰ,第一象限内存在匀强磁场Ⅱ,磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度大小未知。一质量为、电荷量为的带正电粒子从轴上的点以与轴负方向成角斜向下的速度射入匀强磁场Ⅰ,经过匀强磁场Ⅰ偏转一次后从轴上的点进入匀强磁场Ⅱ,且恰好不能进入第二象限。点到原点的距离为,点到原点的距离为,忽略粒子所受重力的大小。求:
(1)粒子的速度大小;
(2)自粒子从点射入开始计时,到粒子第三次通过轴正半轴所用的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
作出粒子的运动轨迹,如图所示
设粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的半径为,根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
【小问2详解】
设粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的半径为,根据几何关系有
粒子在匀强磁场Ⅰ中偏转一次通过的弧长
粒子在匀强磁场Ⅰ中偏转一次所用的时间
粒子在匀强磁场Ⅱ中偏转一次通过的弧长
粒子在匀强磁场Ⅱ中偏转一次所用的时间
结合运动过程可知
解得
15. 如图,质量m1= 1kg的木板静止在光滑水平地面上,右侧的竖直墙面固定一劲度系数k = 20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量m2= 4kg的小物块以水平向右的速度滑上木板左端,两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长,物块与木板间的动摩擦因数μ = 0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为。取重力加速度g = 10m/s2,结果可用根式表示。
(1)求木板刚接触弹簧时速度的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1;
(2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小;
(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,系统因摩擦转化的内能U(用t0表示)。
【答案】(1)1m/s;0.125m;(2)0.25m;;(3)
【解析】
【详解】(1)由于地面光滑,则m1、m2组成的系统动量守恒,则有
m2v0= (m1+m2)v1
代入数据有
v1= 1m/s
对m1受力分析有
则木板运动前右端距弹簧左端的距离有
v12= 2a1x1
代入数据解得
x1= 0.125m
(2)木板与弹簧接触以后,对m1、m2组成的系统有
kx = (m1+m2)a共
对m2有
a2= μg = 1m/s2
当a共 = a2时物块与木板之间即将相对滑动,解得此时的弹簧压缩量
x2= 0.25m
对m1、m2组成的系统列动能定理有
代入数据有
(3)木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,由于木板即m1的加速度大于木块m2的加速度,则当木板与木块的加速度相同时即弹簧形变量为x2时,则说明此时m1的速度大小为v2,共用时2t0,且m2一直受滑动摩擦力作用,则对m2有
-μm2g∙2t0= m2v3-m2v2
解得
则对于m1、m2组成的系统有
U = Wf
联立有
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