内容正文:
高三物理试题
(本试卷共100分 考试时间75分钟)
注意事项:
1、答题前,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4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。
1. 2021年7月13日,全球首个陆上商用模块化小型核反应堆“玲龙一号”在海南昌江核电基地正式开工。“玲龙一号”是继“华龙一号”后我国核电自主创新的又一重大成果,标志着我国在模块化小型堆建造上走在了世界前列。其核反应方程为,下列说法正确的是( )
A. X粒子是质子
B. X粒子是电子
C. 该核反应又叫热核反应,反应过程中需要吸收能量
D. 核的比结合能小于核的比结合能
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知,X粒子是中子,故AB错误;
C.该核反应为核裂变反应,反应过程中释放能量,故C错误;
D.比结合能越大,原子核越稳定;反应后的比反应前的更稳定,所以核的比结合能小于核的比结合能,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,一名旅客用大小为F、方向沿拉杆的力拉着质量为m的行李箱匀速前进,拉杆与水平地面的夹角为θ,地面对行李箱的摩擦力与行李箱对地面的压力成正比,则下列说法正确的是( )
A. 行李箱对地面的压力小于地面对行李箱的支持力
B. 地面对行李箱的摩擦力等于Fsin θ
C. 地面对旅客的支持力大于旅客的重力
D. 地面对旅客的摩擦力向后
【答案】C
【解析】
【详解】A.行李箱对地面的压力与地面对行李箱的支持力是一对相互作用力,大小相等,故A错误;
B.以行李箱为对象,水平方向根据平衡条件可知地面对行李箱的摩擦力大小为
故B错误;
C.以旅客为对象,竖直方向根据平衡条件可得
可知地面对旅客的支持力大于旅客的重力,故C正确;
D.箱子受到的摩擦力向后,以旅客和箱子为整体,根据受力平衡可知,地面对旅客的摩擦力向前,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,某次篮球比赛中小明以一定初速度将篮球抛出,球在空中运动一段时间后与篮板垂直碰撞(碰撞时间不计),经篮板反弹后篮球做平抛运动进入篮筐,忽略空气阻力。下列反映篮球运动过程中水平分速度vx、竖直分速度vy与时间t的关系图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.篮球从抛出到与篮板垂直碰撞的逆过程是平抛运动,所以水平方向是匀速直线运动,比较篮筐所在水平面上的水平位移大小,根据
下落时间相同,水平位移越大,速度越大,可知,碰撞篮板前的水平分速度较大,碰撞之后速度方向相反,故AB错误;
CD.竖直方向的分速度
碰撞篮板前与碰撞之后都是匀变速直线运动,加速度相同,速度相反,故C错误,D正确。
故选D。
4. 某L4级自动驾驶无人配送车拥有30多个传感器感知周围环境,使得它在行驶稳定性、安全性上表现更好。这些传感器主要由超声波雷达、毫米波(电磁波)雷达、激光雷达和摄像头系统(含红外夜视系统)组成。下列说法正确的是( )
A. 该车在靠近障碍物时,接收器接收到的电磁波频率将大于发射器发射的电磁波频率
B. 红外线的光子能量大于红光的光子能量
C. 激光具有良好的方向性,在不同介质中传播时波长不会发生变化
D. 超声波能在真空中传播
【答案】A
【解析】
【详解】A.该车在靠近障碍物时,根据多普勒效应可知,接收器接收到的电磁波频率将大于发射器发射的电磁波频率,故A正确;
B.红外线的频率小于红光的频率,根据可知,红外线的光子能量小于红光的光子能量,故B错误;
C.激光具有良好的方向性,在不同介质中传播时,传播速度会发生变化,波长会发生变化,故C错误;
D.超声波是机械波,不能在真空中传播,故D错误。
故选A。
5. 1970年发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。已知该卫星的质量为m,在近地点、远地点的速度大小分别为v1、v2,近地点到地心的距离为r,地球的质量为M且可视为质量分布均匀的球体,引力常量为G。下列说法正确的是( )
A. 该卫星在近地点的加速度小于在远地点的加速度
B. ,
C. 该卫星从近地点运动到远地点的过程中,机械能变小
D. 该卫星从近地点运动到远地点的过程中,地球对该卫星所做的功为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律可得
可得
可知该卫星在近地点的加速度大于在远地点的加速度,故A错误;
B.根据开普勒第二定律可知,卫星在近地点的速度大于远地点的速度,即;设卫星在过近地点的圆轨道运行,则有
解得
从过近地点的圆轨道变轨到该卫星的椭圆轨道,需要在近地点点火加速,所以有
故B正确;
C.该卫星从近地点运动到远地点的过程中,只有万有引力做功,机械能守恒,故C错误;
D.该卫星从近地点运动到远地点的过程中,根据动能定理可得地球对该卫星所做的功为
故D错误。
故选B。
6. 某实验室质谱仪的简化模型如图所示,粒子源产生的比荷不同的无初速度的带正电粒子,经过匀强电场加速后,竖直向下通过速度选择器,然后经过荧光屏的狭缝S进入匀强磁场,最后打在荧光屏上。已知速度选择器中匀强电场的电场强度(大小为E)方向与匀强磁场的磁感应强度(大小为B)方向相互垂直,且与粒子的速度方向垂直,荧光屏下方有垂直纸面向外的匀强磁场。粒子重力不计,以下说法正确的是( )
A. 粒子打在荧光屏上的点离狭缝S越远,其在荧光屏下方磁场中的运动时间越短
B. 不同比荷的粒子可能打在荧光屏上的同一点
C. 能沿直线通过速度选择器的粒子的速度大小为
D. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
【答案】C
【解析】
【详解】CD.能沿直线通过速度选择器的粒子,满足
解得速度大小为
在速度选择器洛伦兹力与电场力方向相反,根据左手定则可知,速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外,故C正确,D错误;
B.粒子荧光屏下方磁场中,由洛伦兹力提供向心力得
解得
由于不同比荷的粒子进入偏转磁场的速度大小相等,所以轨道半径不相等,不可能打在荧光屏上的同一点,故B错误;
A.根据
粒子打在荧光屏上的点离狭缝S越远,粒子的轨道半径越大,则其在荧光屏下方磁场中的运动时间越长,故A错误。
故选C。
7. 如图所示,AB和CD是用绝缘材料制成的两段正对的半径为R的圆弧,AD和BC是圆弧的两条直径,AD和BC相交于O点。AB圆弧带负电荷,CD圆弧带等量正电荷,且电荷在两段圆弧上均匀分布,过O点建立直角坐标系,其中y轴恰好在∠AOB的角平分线上,G和H、E和F都关于O点对称,下列说法正确的是( )
A. O点的电场强度方向沿y轴负方向
B. G点的电势高于H点的电势
C. E点与F点的电场强度大小相同,方向不同
D. G点与H点的电场强度的大小和方向都相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.任何一条直径两端的电荷都是等量异种电荷,结合对称性可知,O点的电场强度方向沿y轴正方向,故A错误;
B.根据对称性可知,x轴是所有等量异种电荷连线的中垂线,是等势线,所以G点的电势等于H点的电势,故B错误;
CD.根据等量异种电荷分布情况和对称性可知,E点和F点的电场强度等大同向,G点和H点的电场强度等大同向,故C错误,D正确。
故选D。
8. 某同学以金属戒指为研究对象,探究金属物品在变化磁场中的一些物理效应。如图甲所示,戒指可视为半径为r、横截面积为S、电阻率为ρ的单匝圆形线圈。该同学用绝缘细线将戒指悬挂并置于螺线管正上方(戒指圆面水平,螺线管竖直放置)。调节螺线管中电流的大小和方向,在螺线管正上方戒指处的磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示,以竖直向上为磁感应强度B的正方向。下列说法正确的是( )
A. 在0~时间内,从上往下看,戒指中产生逆时针方向的感应电流
B. 在0~时间内,细线拉力的合力小于戒指的重力
C. 在0~T时间内,戒指中产生的感应电动势为
D. 在0~T时间内,戒指中的感应电流为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由楞次定律得,在0~时间内,从上往下看,戒指中产生顺时针方向的感应电流,A错误;
B.在0~时间内,根据安培定则,从上往下看螺线管中的电流也是顺时针方向,根据同向电流相吸可知,细线拉力的合力大于戒指的重力,B错误;
C.由法拉第电磁感应定律得,在0~T时间内,戒指中产生的感应电动势为,C错误;
D.戒指的电阻为,在0~T时间内,戒指中的感应电流为,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 我国高铁频频刷新世界铁路运营试验最高速度的背后,都离不开电气化铁路的“心脏”产品——牵引变压器。牵引变压器(可视为理想变压器)可将330 kV高压电瞬间降为27.5 kV,通过供电线输送至接触网上,为高铁提供稳定的电能,确保高铁顺利行驶。下列说法正确的是( )
A. 该变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶12
B. 该变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=12∶1
C. 若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,原线圈上的电流减小
D. 若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,原线圈上的电流也变大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.该变压器原、副线圈的匝数比
选项A错误,B正确;
CD.若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,根据
可知原线圈上的电流变大,选项C错误,D正确。
故选BD。
10. 2022年北京冬奥会的自由式滑雪U型场地技巧项目吸引了众多观众的眼球。U型池宽度为20 m,深度为6.5 m,U型池可看成由平滑连接的两个半径相同的圆弧滑道与一水平滑道组成,如图所示。B、C点分别为两圆弧滑道的最低点,水平滑道与滑雪板间的动摩擦因数为。某运动员从A点正上方某处自由落体落入滑道,滑至B点时的速度大小为13 m/s。已知运动员的质量(包括滑雪装备)为70 kg,运动员可视为质点,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是( )
A. 运动员从A点到B点的运动过程,重力做的功为4550 J
B. 运动员从B点到C点的运动过程,摩擦力做的功为875 J
C. 运动员第一次滑到圆弧滑道的C点时,对滑道的压力大小为2251 N
D. 运动员可能是从A点正上方1.8 m处落入滑道的
【答案】AC
【解析】
【详解】A.运动员从A点到B点的运动过程,重力做的功为
故A正确;
B.运动员从B点到C点的运动过程,位移为
摩擦力做的功为
故B错误;
C.运动员从B点到C点,由动能定理有
其中,在C点,对运动员,由牛顿第二定律有
其中,代入题中数据,解得运动员在C点受到的支持力
根据牛顿第三定律可知,运动员第一次滑到圆弧滑道的C点时,对滑道的压力大小为2251N,故C正确;
D.设运动员从A点上方h处下落,由动能定理有
解得
故D错误。
故选AC
三、非选择题∶本题共5小题,共58分。
11. 弹玻璃球是小朋友非常喜欢的游戏之一,某兴趣小组为了验证小球碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如图所示的实验装置。先把小球1从小球发射器中沿水平桌面弹出,小球在水平地面的记录纸上留下压痕;把小球2静止放在桌子边缘,让小球1再次从小球发射器中弹出,并与小球2发生对心碰撞,两个小球分别落在水平地面的记录纸上的不同位置。O点是水平桌面边缘在记录纸上的竖直投影点,M、N、P是小球三个落点的位置。不计空气阻力。
(1)下列说法正确的是 。
A. 实验中的桌面必须光滑
B. 两个小球的半径要相同
C. 小球1的质量要比小球2的质量小
D. 发射器里面的弹簧压缩量每次都要相同
(2)本实验必须测量的物理量是 。
A. 桌面边缘到水平地面的高度h
B. 小球1和小球2的质量m1、m2
C. 小球1的释放位置到桌面边缘的距离x
D. 记录纸上O点与M、N、P各点的距离s1、s2、s3
(3)若小球的碰撞过程满足动量守恒定律,则实验中需满足的关系式为__________[用(2)中所测物理量的字母表示]。
【答案】(1)BD (2)BD
(3)
【解析】
【小问1详解】
AD.为了保证每次碰撞前瞬间小球1的速度相同,发射器里面的弹簧压缩量每次都要相同,但实验中的桌面不需要光滑,故A错误,D正确;
B.为了保证两球发生对心正碰,两个小球的半径要相同,故B正确;
C.为了保证碰撞后小球1不反弹,小球1的质量要比小球2的质量大,故C错误。
故选BD。
【小问2详解】
设碰撞前瞬间小球1的速度为,碰撞后瞬间小球1的速度为,小球2的速度为,根据动量守恒可得
由于两球在空中下落高度相同,在空中运动时间相等,则有,,
联立可得
可知本实验必须测量的物理量是:小球1和小球2的质量m1、m2,记录纸上O点与M、N、P各点的距离s1、s2、s3。
故选BD。
【小问3详解】
由(2)问分析可知,若小球的碰撞过程满足动量守恒定律,则实验中需满足的关系式为
12. 某物理兴趣小组在实验室学习多用电表欧姆挡的使用方法。
(1)使用前首先进行机械调零,然后把选择开关转到欧姆挡“×100”位置,再将红、黑表笔短接,进行欧姆调零,测量待测电阻R1时发现指针偏转角过大,则应把挡位调为____(选填“×10”或“×1K”),重新进行欧姆调零后测量R1阻值,示数如图甲所示,则R1=____Ω。
(2)该小组又更换了一个多用电表,并画出了多用电表测电阻的原理图(如图乙所示)。该多用电表使用一节电动势为1.5V的干电池,灵敏电流表G允许通过的最大电流为150μA,将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R的滑片,使灵敏电流表满偏,则此时虚线框内的总电阻R总=___Ω。若在红、黑表笔间接入另一个待测电阻R2,灵敏电流表的示数变为原来的,则R2=___Ω。
【答案】(1) ①. ×10 ②. 140
(2) ①. 10000 ②. 20000
【解析】
【小问1详解】
[1][2]把选择开关转到欧姆挡“×100”位置,再将红、黑表笔短接,进行欧姆调零,测量待测电阻R1时发现指针偏转角过大,可知待测电阻阻值相对所选倍率较小,则应把挡位调为×10,重新进行欧姆调零后测量R1阻值,由图甲可知
【小问2详解】
[1]根据闭合电路欧姆定律可得
可得此时虚线框内的总电阻为
[2]若在红、黑表笔间接入另一个待测电阻R2,灵敏电流表的示数变为原来的,则有
联立可得
13. 小明有一辆自行车,已知该自行车轮胎的标准胎压是3p0,处于标准胎压下的胎内气体体积为V。某天小明骑车外出,该车胎气门芯发生松动,出现缓慢漏气。小明发现后,立即拧紧气门芯,并使用胎压监测器测出此时的胎压为1.5p0,于是小明使用随车携带的充气筒进行充气。已知充气筒每次能将压强为p0、体积为0.3V的气体压入轮胎。假设整个过程轮胎内气体的温度不变,忽略胎内体积变化,题中气体视为理想气体。
(1)求漏气后,胎内剩余气体质量占原来气体总质量的比例。
(2)为了使轮胎恢复标准胎压,需要充气多少次?
【答案】(1)
(2)5次
【解析】
【小问1详解】
设胎压为1.5p0时气体的体积为V0,根据玻意尔定律有
可得
故胎内剩余气体质量占原来气体总质量的比例为
【小问2详解】
设充气n次,使轮胎恢复标准胎压,则有
解得
14. 如图,一羽毛球卡在球筒的上端筒壁内,球筒下端距地面。球筒由静止开始下落,若球筒与地面相碰后,速度瞬间反向并减为原来的,运动过程中球筒保持竖直,在球筒第一次弹起过程中,羽毛球恰好运动到球筒口(羽毛球的球托与球筒口下端平齐)。已知羽毛球轴向高度,质量为,羽毛球滑到球筒口过程中受到的滑动摩擦力大小是重力的5倍,羽毛球筒的质量远大于羽毛球的质量。不计空气阻力,重力加速度。求:
(1)羽毛球筒第一次落地时,羽毛球筒和羽毛球的速度大小。
(2)羽毛球筒从第一次弹起到与羽毛球达到相同速度所用的时间。
(3)羽毛球筒的长度L。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,羽毛球筒第一次落地前,羽毛球筒和羽毛球一起做自由落体运动,则有
其中
解得
即羽毛球筒第一次落地时,羽毛球筒和羽毛球的速度大小相等为。
【小问2详解】
根据题意可知,羽毛球筒弹起时的速度为
由于羽毛球筒的质量远大于羽毛球的质量,则羽毛球筒做竖直上抛运动,对羽毛球,由牛顿第二定律有
其中
解得
方向向上,设羽毛球筒从第一次弹起到与羽毛球达到相同速度所用的时间为,取向下为正方向,则有
解得,
【小问3详解】
结合题意可知,当羽毛球筒从第一次弹起到与羽毛球达到相同速度时,羽毛球恰好运动到球筒口,则羽毛球下落的距离
羽毛球筒上升的距离为
则羽毛球筒的长度
15. 如图所示,一长度为L的轻绳,一端系在O点,另一端系着一个不带电、质量为m的绝缘小球A,开始时轻绳处于水平状态。在O点正下方L处,有一与小球A体积相同、带电荷量为+q、质量为m的小球B,A、B两小球均可视为质点。小球B静止在光滑绝缘水平桌面上,在桌面右端有一光滑绝缘半圆弧轨道与桌面平滑连接。在圆弧轨道最高点有一光滑除静电装置,该装置与圆弧轨道最高点相切,带电物体通过该装置后立即不带电。在水平桌面右侧整个空间存在电场强度大小、方向水平向左的匀强电场,已知处在电场中的桌面长度为0.5L,重力加速度为g。小球A由静止释放,运动到最低点时轻绳恰好被拉断,然后小球A与小球B发生弹性正碰。
(1)求轻绳能承受拉力的范围。
(2)若小球B通过圆弧轨道最高点后,小球B做平抛运动的水平射程是圆弧轨道半径的4倍,求小球B通过圆弧轨道最高点时的速度大小和圆弧轨道半径。
(3)若处在电场中的桌面长度可调节,请判断(2)中求得的速度是不是小球B通过圆弧轨道最高点的最小速度。如果不是,请说明理由,并求出小球B通过圆弧轨道最高点的最小速度和对应的处在电场中的桌面长度。(结果可保留根号)
【答案】(1)
(2),
(3)见解析
【解析】
【小问1详解】
根据机械能守恒定律得
解得
根据牛顿第二定律得
解得
轻绳能承受的拉力的范围
【小问2详解】
根据动量守恒定律得
根据机械能守恒定律得
解得 ,
根据动能定理得 ,
根据平抛运动得 ,
解得 ,
【小问3详解】
不是最小速度,因为小球在最高点对轨道有压力。小球B通过圆弧轨道最高点的最小速度
解得
根据动能定理得
解得
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高三物理试题
(本试卷共100分 考试时间75分钟)
注意事项:
1、答题前,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4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。
1. 2021年7月13日,全球首个陆上商用模块化小型核反应堆“玲龙一号”在海南昌江核电基地正式开工。“玲龙一号”是继“华龙一号”后我国核电自主创新的又一重大成果,标志着我国在模块化小型堆建造上走在了世界前列。其核反应方程为,下列说法正确的是( )
A. X粒子是质子
B. X粒子是电子
C. 该核反应又叫热核反应,反应过程中需要吸收能量
D. 核的比结合能小于核的比结合能
2. 如图所示,一名旅客用大小为F、方向沿拉杆的力拉着质量为m的行李箱匀速前进,拉杆与水平地面的夹角为θ,地面对行李箱的摩擦力与行李箱对地面的压力成正比,则下列说法正确的是( )
A. 行李箱对地面的压力小于地面对行李箱的支持力
B. 地面对行李箱摩擦力等于Fsin θ
C. 地面对旅客的支持力大于旅客的重力
D. 地面对旅客的摩擦力向后
3. 如图所示,某次篮球比赛中小明以一定初速度将篮球抛出,球在空中运动一段时间后与篮板垂直碰撞(碰撞时间不计),经篮板反弹后篮球做平抛运动进入篮筐,忽略空气阻力。下列反映篮球运动过程中水平分速度vx、竖直分速度vy与时间t关系图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 某L4级自动驾驶无人配送车拥有30多个传感器感知周围环境,使得它在行驶稳定性、安全性上表现更好。这些传感器主要由超声波雷达、毫米波(电磁波)雷达、激光雷达和摄像头系统(含红外夜视系统)组成。下列说法正确的是( )
A. 该车在靠近障碍物时,接收器接收到的电磁波频率将大于发射器发射的电磁波频率
B. 红外线的光子能量大于红光的光子能量
C. 激光具有良好的方向性,在不同介质中传播时波长不会发生变化
D. 超声波能在真空中传播
5. 1970年发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。已知该卫星的质量为m,在近地点、远地点的速度大小分别为v1、v2,近地点到地心的距离为r,地球的质量为M且可视为质量分布均匀的球体,引力常量为G。下列说法正确的是( )
A. 该卫星在近地点的加速度小于在远地点的加速度
B. ,
C. 该卫星从近地点运动到远地点的过程中,机械能变小
D. 该卫星从近地点运动到远地点的过程中,地球对该卫星所做的功为
6. 某实验室质谱仪的简化模型如图所示,粒子源产生的比荷不同的无初速度的带正电粒子,经过匀强电场加速后,竖直向下通过速度选择器,然后经过荧光屏的狭缝S进入匀强磁场,最后打在荧光屏上。已知速度选择器中匀强电场的电场强度(大小为E)方向与匀强磁场的磁感应强度(大小为B)方向相互垂直,且与粒子的速度方向垂直,荧光屏下方有垂直纸面向外的匀强磁场。粒子重力不计,以下说法正确的是( )
A. 粒子打在荧光屏上的点离狭缝S越远,其在荧光屏下方磁场中的运动时间越短
B. 不同比荷的粒子可能打在荧光屏上的同一点
C. 能沿直线通过速度选择器的粒子的速度大小为
D. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
7. 如图所示,AB和CD是用绝缘材料制成的两段正对的半径为R的圆弧,AD和BC是圆弧的两条直径,AD和BC相交于O点。AB圆弧带负电荷,CD圆弧带等量正电荷,且电荷在两段圆弧上均匀分布,过O点建立直角坐标系,其中y轴恰好在∠AOB的角平分线上,G和H、E和F都关于O点对称,下列说法正确的是( )
A. O点的电场强度方向沿y轴负方向
B. G点的电势高于H点的电势
C. E点与F点的电场强度大小相同,方向不同
D. G点与H点的电场强度的大小和方向都相同
8. 某同学以金属戒指为研究对象,探究金属物品在变化磁场中的一些物理效应。如图甲所示,戒指可视为半径为r、横截面积为S、电阻率为ρ的单匝圆形线圈。该同学用绝缘细线将戒指悬挂并置于螺线管正上方(戒指圆面水平,螺线管竖直放置)。调节螺线管中电流的大小和方向,在螺线管正上方戒指处的磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示,以竖直向上为磁感应强度B的正方向。下列说法正确的是( )
A. 在0~时间内,从上往下看,戒指中产生逆时针方向的感应电流
B. 在0~时间内,细线拉力的合力小于戒指的重力
C. 在0~T时间内,戒指中产生的感应电动势为
D. 在0~T时间内,戒指中的感应电流为
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 我国高铁频频刷新世界铁路运营试验最高速度的背后,都离不开电气化铁路的“心脏”产品——牵引变压器。牵引变压器(可视为理想变压器)可将330 kV高压电瞬间降为27.5 kV,通过供电线输送至接触网上,为高铁提供稳定的电能,确保高铁顺利行驶。下列说法正确的是( )
A. 该变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶12
B. 该变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=12∶1
C. 若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,原线圈上的电流减小
D. 若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,原线圈上的电流也变大
10. 2022年北京冬奥会的自由式滑雪U型场地技巧项目吸引了众多观众的眼球。U型池宽度为20 m,深度为6.5 m,U型池可看成由平滑连接的两个半径相同的圆弧滑道与一水平滑道组成,如图所示。B、C点分别为两圆弧滑道的最低点,水平滑道与滑雪板间的动摩擦因数为。某运动员从A点正上方某处自由落体落入滑道,滑至B点时的速度大小为13 m/s。已知运动员的质量(包括滑雪装备)为70 kg,运动员可视为质点,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是( )
A. 运动员从A点到B点的运动过程,重力做的功为4550 J
B. 运动员从B点到C点的运动过程,摩擦力做的功为875 J
C. 运动员第一次滑到圆弧滑道的C点时,对滑道的压力大小为2251 N
D. 运动员可能是从A点正上方1.8 m处落入滑道的
三、非选择题∶本题共5小题,共58分。
11. 弹玻璃球是小朋友非常喜欢的游戏之一,某兴趣小组为了验证小球碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如图所示的实验装置。先把小球1从小球发射器中沿水平桌面弹出,小球在水平地面的记录纸上留下压痕;把小球2静止放在桌子边缘,让小球1再次从小球发射器中弹出,并与小球2发生对心碰撞,两个小球分别落在水平地面的记录纸上的不同位置。O点是水平桌面边缘在记录纸上的竖直投影点,M、N、P是小球三个落点的位置。不计空气阻力。
(1)下列说法正确的是 。
A. 实验中桌面必须光滑
B. 两个小球的半径要相同
C. 小球1的质量要比小球2的质量小
D. 发射器里面的弹簧压缩量每次都要相同
(2)本实验必须测量的物理量是 。
A. 桌面边缘到水平地面的高度h
B. 小球1和小球2的质量m1、m2
C. 小球1的释放位置到桌面边缘的距离x
D. 记录纸上O点与M、N、P各点的距离s1、s2、s3
(3)若小球碰撞过程满足动量守恒定律,则实验中需满足的关系式为__________[用(2)中所测物理量的字母表示]。
12. 某物理兴趣小组在实验室学习多用电表欧姆挡使用方法。
(1)使用前首先进行机械调零,然后把选择开关转到欧姆挡“×100”位置,再将红、黑表笔短接,进行欧姆调零,测量待测电阻R1时发现指针偏转角过大,则应把挡位调为____(选填“×10”或“×1K”),重新进行欧姆调零后测量R1的阻值,示数如图甲所示,则R1=____Ω。
(2)该小组又更换了一个多用电表,并画出了多用电表测电阻的原理图(如图乙所示)。该多用电表使用一节电动势为1.5V的干电池,灵敏电流表G允许通过的最大电流为150μA,将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R的滑片,使灵敏电流表满偏,则此时虚线框内的总电阻R总=___Ω。若在红、黑表笔间接入另一个待测电阻R2,灵敏电流表的示数变为原来的,则R2=___Ω。
13. 小明有一辆自行车,已知该自行车轮胎的标准胎压是3p0,处于标准胎压下的胎内气体体积为V。某天小明骑车外出,该车胎气门芯发生松动,出现缓慢漏气。小明发现后,立即拧紧气门芯,并使用胎压监测器测出此时的胎压为1.5p0,于是小明使用随车携带的充气筒进行充气。已知充气筒每次能将压强为p0、体积为0.3V的气体压入轮胎。假设整个过程轮胎内气体的温度不变,忽略胎内体积变化,题中气体视为理想气体。
(1)求漏气后,胎内剩余气体质量占原来气体总质量的比例。
(2)为了使轮胎恢复标准胎压,需要充气多少次?
14. 如图,一羽毛球卡在球筒的上端筒壁内,球筒下端距地面。球筒由静止开始下落,若球筒与地面相碰后,速度瞬间反向并减为原来的,运动过程中球筒保持竖直,在球筒第一次弹起过程中,羽毛球恰好运动到球筒口(羽毛球的球托与球筒口下端平齐)。已知羽毛球轴向高度,质量为,羽毛球滑到球筒口过程中受到的滑动摩擦力大小是重力的5倍,羽毛球筒的质量远大于羽毛球的质量。不计空气阻力,重力加速度。求:
(1)羽毛球筒第一次落地时,羽毛球筒和羽毛球的速度大小。
(2)羽毛球筒从第一次弹起到与羽毛球达到相同速度所用的时间。
(3)羽毛球筒的长度L。
15. 如图所示,一长度为L的轻绳,一端系在O点,另一端系着一个不带电、质量为m的绝缘小球A,开始时轻绳处于水平状态。在O点正下方L处,有一与小球A体积相同、带电荷量为+q、质量为m的小球B,A、B两小球均可视为质点。小球B静止在光滑绝缘水平桌面上,在桌面右端有一光滑绝缘半圆弧轨道与桌面平滑连接。在圆弧轨道最高点有一光滑除静电装置,该装置与圆弧轨道最高点相切,带电物体通过该装置后立即不带电。在水平桌面右侧整个空间存在电场强度大小、方向水平向左的匀强电场,已知处在电场中的桌面长度为0.5L,重力加速度为g。小球A由静止释放,运动到最低点时轻绳恰好被拉断,然后小球A与小球B发生弹性正碰。
(1)求轻绳能承受的拉力的范围。
(2)若小球B通过圆弧轨道最高点后,小球B做平抛运动的水平射程是圆弧轨道半径的4倍,求小球B通过圆弧轨道最高点时的速度大小和圆弧轨道半径。
(3)若处在电场中的桌面长度可调节,请判断(2)中求得的速度是不是小球B通过圆弧轨道最高点的最小速度。如果不是,请说明理由,并求出小球B通过圆弧轨道最高点的最小速度和对应的处在电场中的桌面长度。(结果可保留根号)
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