内容正文:
南京市第二十九中学高考考前模拟试卷
物理科目
命题人:物理备课组 审题人:物理研究组
一、单项选择题:共11小题,每小题4分,共44分. 每小题只有一个选项符合题意.
1. 黄旭华,中国核潜艇之父,为中国核潜艇事业发展做出了重要贡献,2020年1月10日,获国家最高科学技术奖。关于核反应,下列说法正确的是( )
A. 为衰变,放出的射线有很强的穿透性
B. 氪不稳定,衰变成为锆需经过2次a衰变
C. 是核聚变,释放大量能量为核潜艇提供动力
D. 已知中子、质子和氘核的质量分别为、和,则氘核的比结合能为
2. 光学技术作为一门高精密度的学科,应用在各个领域,下列关于光学现象的说法,正确的是( )
A. 如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射,内芯的折射率小于外套的折射率
B. 观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜,两个眼镜偏振光振动方向平行
C. 让激光束通过一个狭缝,可能观察到光屏上出现丙图,且波长越大,条纹间距越大
D. 在丁图中激光束沿液流传播,若改用折射率更大的液体,则实验现象更明显
3. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是( )
A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图,连线表示小炭粒的运动轨迹
B. 图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景,证明水浸润该材料
C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线,则
D. 图丁中一只水黾能停在水面上,是浮力作用的结果
4. 根据图示,关于下列实验说法正确的是( )
A. 甲图装置中,插入和抽出条形磁铁,电流计指针偏转方向一致
B. 乙图中目镜观察到的干涉条纹倾斜,会影响波长测量的结果
C. 丙图中探究气体等温变化规律实验的过程中,为操作方便可以用手握注射器管
D. 丁图中测定玻璃的折射率,如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小实验误差,应选用宽度大的玻璃砖来测量
5. 如图甲所示,用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图,光线发射器内大量处于 激发态的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子,图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2.25eV,下列说法正确的是( )
A. 用a光照射时,飞出阴极光电子的初动能为 7.95eV
B. 光线发射器辐射出a、b两种光子的动量之比约为0.84
C. 丙图中Uc₁和Uc₂对应的是甲图中电源的正极接在左端
D. 若发射器部分光线被遮挡,光电子飞出K极时的最大初动能变小,光电流减小
6. 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于y轴对称,a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过a点时动能为60eV,各等势线的电势高低标注在图中,则( )
A. a、d两点的电场强度相同
B. 电子从a到b运动时,电场力做负功
C. 电子从c到d运动时,电势能逐渐减小
D. 电子在经过等势线c点时的动能为80eV
7. 如图所示,两块彼此绝缘的金属板A、B水平平行放置并与一个电源相连,其中B板接地。开关S闭合后,在A、B两板间C点处有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 若将S断开,再将A板向左移动一小段位移,油滴向下运动
B. 若将S断开,再将B板向下平移一小段位移,油滴的电势能变小
C. 保持S闭合,再将A板向上平移一小段位移,C点电势升高
D. 保持S闭合,再将B板向左移动一小段位移,电容器带电量增大
8. 如图所示,从匀速运动的水平传送带边缘,垂直弹入一底面涂有墨汁的棋子,棋子在传送带表面滑行一段时间后随传送带一起运动。以传送带的运动方向为x轴,棋子初速度方向为y轴,以出发点为坐标原点,棋子在传送带上留下的墨迹为( )
A. B.
C. D.
9. 半径为的金属圆环由两种材料组成,圆弧为圆周,电阻为,圆弧为圆周,电阻为,圆内有垂直环面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀增大,变化率,则为( )
A B.
C. D.
10. 如图甲所示,虚线(磁场边界)左侧有一竖直向下的匀强磁场(磁感应强度为B),一正方形线框(边长为L,匝数为N,不计线框内阻)从图示位置绕水平上边O为轴顺时针匀速转动,以角速度进入磁场区域。现将该线框产生的交流电接入图乙电路的CD端,定值电阻R1阻值为R,L1电阻为4R,忽略灯丝电阻随温度的变化,A1为理想交流电流表,K为理想二极管,P为理想自耦变压器上的滑动触头,为滑动变阻器上的滑片。下列说法正确的是( )
A. 线框转动切割产生的电动势最大值为
B. 电流表A1的读数为
C. P不动,向下滑动时,减小
D. P顺时针转动一个小角度,小灯泡L2变亮
11. 如图所示是卫星绕不同行星在不同轨道上运动图像,其中T为卫星的周期,r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a,卫星N绕行星Q运动的图线是b,若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动,则( )
A. 直线a和直线b可能不平行
B. 行星P的质量小于行星Q的质量
C. 卫星M在1处的向心加速度小于在2处的向心加速度
D. 卫星M在2处的线速度大于卫星N在3处的线速度
二、非选择题:共5题,共56分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 实验小组利用现有实验仪器测一电阻阻值Rx,测量过程如下:
(1)组员先用多用电表粗测电阻:如图甲所示,红、黑表笔插入“+”、“-”插孔,此时黑表笔与表内电源的___________(选填“正”或“负”)极相连;选用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量其阻值时,发现指针偏转角太大,为了测量结果比较精确,组员按以下步骤进行了实验:
①应换用___________(选填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡;
②两表笔短接,通过调节___________(选填“S”、“T”或“K”),进行欧姆调零;
③重新测量并读数,若这时刻度盘上的指针位置如图乙所示,测量结果是___________Ω。
(2)除待测电阻Rx外,实验室还提供了下列器材:
A.电流表A1(量程为200mA,内阻r1=10.0Ω)
B.电流表A2(量程为500mA,内阻r2=1.0Ω)
C.滑动变阻器R(0~10Ω)
D.定值电阻R1=10Ω
E.定值电阻R2=20Ω
F.电源(电动势E=4.5V,内阻可以忽略)
G.开关S、导线若干
①实验要求测量尽可能精确,且通过电阻的电流调节范围尽量大,请将设计好的电路图画在虚线框中(要标出器材的符号)。( )
②按正确的电路连接,闭合开关,记录电流表A1、A2的示数I1和I2,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并作出I1—I2图线如图所示,则该待测电阻为Rx=___________Ω(结果保留两位有效数字),测量值与真实值相比___________(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
13. 内壁光滑的汽缸固定在水平面上,用质量为m的活塞密封一段长度为L的理想气体,活塞的横截面积为S,给活塞一个向左的初速度,活塞向左移动速度恰好为零。已知大气体压强为,汽缸导热性能良好,环境温度保持不变。
(1)求该过程气体放出的热量Q;
(2)证明活塞的运动是简谐运动。
14. 如图所示,利用直流电源给导线框供电,接通电源后矩形导线框ABCD在磁极间的辐向磁场中,从静止开始绕中心轴线OO’转动。AB、CD两边的线速度方向始终与磁场方向垂直,所在位置的磁感应强度大小为B,其原理如图所示。AB与CD边由完全相同的导线制成,其中AB边的长为L,质量为m,电阻为R,受到的机械阻力为f=kv(k为比例系数,v为AB边绕OO’转动的线速度),已知导线框的AD和BC边的质量、电阻和所受阻力不计,电源的电动势为2E,内阻不计。求:
(1)闭合开关瞬时,AB边加速度;
(2)导线框转动稳定后AB边的线速度大小。
15. 如图所示,两完全相同质量为m=1kg 的滑块静置在动摩擦因数为μ=的水平面上。长度均为L=1m的轻杆OA、OB搁在两个滑块上,且可绕铰链O自由转动,两轻杆夹角为74°。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)现用竖直向下的恒力F=5N作用在铰链上,求滑块所受摩擦力大小;
(2)现用竖直向下的恒力F=12N作用在铰链上,此时每个滑块的加速度a大小;
(3)在第(2)问基础上,当轻杆夹角为106°时,每个滑块的速度v大小。
16. 如图所示,在纸面内有一平面直角坐标系xOy,其第二象限内有一沿y轴负方向的有界匀强电场,上边界y=0.25m,下边界如图中虚线所示,电场强度大小E=4V/m;第四象限同时存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于纸面向里的磁场,电场强度大小也为E,磁感应强度大小为,其中k=4T/m。在P(-1m,0)处有一粒子源,以v0=4m/s速度均匀地向x轴上方各个方向发射粒子,粒子电荷量q=+8×10-6C,质量m=1×10-6 kg。过P点有一圆形匀强磁场区域,能使占比粒子平行于x轴射入电场,经电场偏转后,全部通过原点O进入第四象限。不计粒子重力和粒子之间的相互作用力,求:
(1)写出匀强电场边界段的边界方程(粒子入射点的坐标y和x间的关系式);
(2)圆形磁场的半径和磁场强度大小;
(3)粒子从O点进入第四象限时,其速度方向与x轴正方向所成夹角的范围;粒子在第四象限运动的过程最大速率。
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南京市第二十九中学高考考前模拟试卷
物理科目
命题人:物理备课组 审题人:物理研究组
一、单项选择题:共11小题,每小题4分,共44分. 每小题只有一个选项符合题意.
1. 黄旭华,中国核潜艇之父,为中国核潜艇事业的发展做出了重要贡献,2020年1月10日,获国家最高科学技术奖。关于核反应,下列说法正确的是( )
A. 为衰变,放出的射线有很强的穿透性
B. 氪不稳定,衰变成为锆需经过2次a衰变
C. 是核聚变,释放大量能量为核潜艇提供动力
D. 已知中子、质子和氘核的质量分别为、和,则氘核的比结合能为
【答案】D
【解析】
【详解】A.为为轻核聚变反应,不是衰变,射线有很强的电离性而非穿透性,故A错误;
B.氪不稳定,衰变成为锆,根据质量数守恒和质子数守恒可知,衰变过程中放出,则为衰变,故B错误;
C.为人工核反应,是卢瑟福发现质子的人工核反应,故C错误;
D.中子和质子结合成氘核,有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程可知,结合能为
则氘核的比结合能为,故D正确。
故选D。
2. 光学技术作为一门高精密度的学科,应用在各个领域,下列关于光学现象的说法,正确的是( )
A. 如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射,内芯的折射率小于外套的折射率
B. 观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜,两个眼镜偏振光振动方向平行
C. 让激光束通过一个狭缝,可能观察到光屏上出现丙图,且波长越大,条纹间距越大
D. 在丁图中激光束沿液流传播,若改用折射率更大的液体,则实验现象更明显
【答案】D
【解析】
【详解】A.光导纤维发生全反射的条件是内芯的折射率大于外套的折射率,这样光才能在内芯与外套的界面上发生全反射,故A错误;
B.观看3D电影时,两个眼镜的偏振光振动方向是相互垂直的,这样才能让左右眼看到不同的图像,产生3D效果,故B错误;
C.激光束通过狭缝会发生衍射现象,衍射条纹中间宽两边窄(与丙图不符),且波长越大,条纹间距越大,故C错误;
D.丁图中激光束沿液流传播是利用了全反射。若改用折射率更大的液体,全反射的临界角越小,越容易发生全反射,实验现象会更明显,故D正确。
故选D。
3. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是( )
A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图,连线表示小炭粒的运动轨迹
B. 图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景,证明水浸润该材料
C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线,则
D. 图丁中一只水黾能停在水面上,是浮力作用的结果
【答案】C
【解析】
【详解】A.每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接成折线,所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置,而不是运动轨迹,故A错误;
B.管内的页面低于管外液面,液体不浸润管壁,即水与该材料属于不浸润,故B错误;
C.做一条竖直的等容线,与两条等温线的交点分别表示为p1、T1、p2、T2,根据
解得
故C正确;
D.水有表面张力,所以水黾能停在水面上,故D错误。
故选C。
4. 根据图示,关于下列实验说法正确的是( )
A. 甲图装置中,插入和抽出条形磁铁,电流计指针偏转方向一致
B. 乙图中目镜观察到的干涉条纹倾斜,会影响波长测量的结果
C. 丙图中探究气体等温变化规律实验的过程中,为操作方便可以用手握注射器管
D. 丁图中测定玻璃的折射率,如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小实验误差,应选用宽度大的玻璃砖来测量
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图装置中,插入和抽出条形磁铁,穿过螺线管的磁场方向相同,但插入过程中穿过螺线管的磁通量增大,抽出过程中穿过螺线管的磁通量减小,根据楞次定律和右手螺旋定则可知,螺线管中感应电流方向相反,电流计指针偏转方向相反,故A错误;
B.由,得
乙图中目镜观察到的干涉条纹倾斜并不会影响相邻亮条纹(或暗条纹)间距的测量,也就不会影响波长测量的结果,故B错误;
C.丙图中探究气体等温变化规律实验的过程中,要求气体做等温变化,若用手握注射器管,会使注射器内气体温度升高,故C错误;
D.丁图中测定玻璃的折射率,选用宽度大的玻璃砖,会使折射光线方向的确定更加准确,从而减小实验误差,故D正确。
故选D。
5. 如图甲所示,用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图,光线发射器内大量处于 激发态的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子,图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2.25eV,下列说法正确的是( )
A. 用a光照射时,飞出阴极光电子的初动能为 7.95eV
B. 光线发射器辐射出a、b两种光子的动量之比约为0.84
C. 丙图中Uc₁和Uc₂对应的是甲图中电源的正极接在左端
D. 若发射器部分光线被遮挡,光电子飞出K极时的最大初动能变小,光电流减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.光线发射器中发出的光子的能量分别为
由图丙可知,a光遏止电压小于b光遏止电压,由光电效应方程
遏止电压公式
得a光能量小于b光能量,则题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光,b光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光,再根据光电效应方程
用a光照射时,光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
但是用a光照射时,飞出阴极光电子的初动能不是都为7.95eV,故A错误;
B.由德布罗意波公式知光线发射器辐射出光子的动量为
a、b两种光子的动量之比为能量之比
故B正确;
C.丙图中Uc₁和Uc₂对应的遏止电压,是阻碍电子运动的,故甲图中电源的正极接在右端,故C错误;
D.部分光线被遮挡,不改变光子能量,则光电子飞出阴极时的最大初动能不变,但因为光子数量减少,则光电子数量减小,光电流变小,故D错误。
故选B。
6. 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于y轴对称,a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过a点时动能为60eV,各等势线的电势高低标注在图中,则( )
A. a、d两点的电场强度相同
B. 电子从a到b运动时,电场力做负功
C. 电子从c到d运动时,电势能逐渐减小
D. 电子在经过等势线c点时的动能为80eV
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线与等势面垂直且指向电势降低的方向,根据对称性可知,a、d两点的电场强度大小相等,但方向不同,故a、d两点的电场强度不同,故A错误;
BC.电子带负电,且从a到b电势升高,根据可知,电子从a到b运动时电势能减小,电场力做正功,同理,从c到d电势降低,故电子从c到d运动时,电势能逐渐增大,故BC错误;
D.电子在经过a点时动能为60eV,电势能为,动能和电势能总和为,因只有电场力对电子做功,故电子动能和电势能的总和保持不变,电子在经过等势线c点时的电势能为,故动能为,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,两块彼此绝缘的金属板A、B水平平行放置并与一个电源相连,其中B板接地。开关S闭合后,在A、B两板间C点处有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A 若将S断开,再将A板向左移动一小段位移,油滴向下运动
B. 若将S断开,再将B板向下平移一小段位移,油滴的电势能变小
C. 保持S闭合,再将A板向上平移一小段位移,C点电势升高
D. 保持S闭合,再将B板向左移动一小段位移,电容器带电量增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.若将S断开,则电容器所带电荷量不变,根据
可知,再将A板向左移动一小段位移,正对面积减小,板间场强增大,油滴受到的电场力增大,油滴向上运动,故A错误;
B.根据A选项可知
因此若将S断开,则不变,板间场强不变。根据场强与电势差间的关系可知
又因为B板接地,则,则变大,变大,变大。又因为油滴所受电场力竖直向上,而板间场强方向向下,故油滴带负电,油滴的电势能变小,故B正确;
C.保持S闭合,则电容器两极板间电势差不变,根据可知,若将A板向上平移一小段位移,板间场强减小。根据
可知减小、不变,则减小,C点电势降低,故C错误;
D.将B板向左移动一小段位移,根据可知,正对面积减小,电容器电容变小。保持S闭合,则电容器两极板间电势差不变,根据可知,电容器带电量减小,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,从匀速运动的水平传送带边缘,垂直弹入一底面涂有墨汁的棋子,棋子在传送带表面滑行一段时间后随传送带一起运动。以传送带的运动方向为x轴,棋子初速度方向为y轴,以出发点为坐标原点,棋子在传送带上留下的墨迹为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】分析可知,在传送带这个参考系中,合速度的方向和摩擦力的方向在一条直线上,所以运动轨迹应该是一条直线,又因为棋子相对于传送带往后运动,故A正确,BCD错误。
故选A。
9. 半径为的金属圆环由两种材料组成,圆弧为圆周,电阻为,圆弧为圆周,电阻为,圆内有垂直环面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀增大,变化率,则为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意,由法拉第电磁感应定律可得金属圆环产生的感应电动势为
由楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针,根据闭合电路欧姆定律可得感应电流为
由于圆弧为圆周,电阻为,则圆弧的感应电动势为
电流流过圆弧后电势降低,大小为
则有
故选A。
10. 如图甲所示,虚线(磁场边界)左侧有一竖直向下的匀强磁场(磁感应强度为B),一正方形线框(边长为L,匝数为N,不计线框内阻)从图示位置绕水平上边O为轴顺时针匀速转动,以角速度进入磁场区域。现将该线框产生的交流电接入图乙电路的CD端,定值电阻R1阻值为R,L1电阻为4R,忽略灯丝电阻随温度的变化,A1为理想交流电流表,K为理想二极管,P为理想自耦变压器上的滑动触头,为滑动变阻器上的滑片。下列说法正确的是( )
A. 线框转动切割产生的电动势最大值为
B. 电流表A1的读数为
C. P不动,向下滑动时,减小
D. P顺时针转动一个小角度,小灯泡L2变亮
【答案】B
【解析】
【详解】A.线框转动切割产生的电动势最大值为,故A错误;
B.设和两端电压的有效值为,由于二极管的单向导电性,线框转动一周的过程中,A1所在回路中只有时间有电流,故有
解得
电流表A1的读数为,故B正确;
C.P不动,相当于理想变压器的匝数比不变,则不变,与的位置无关,故C错误;
D.P顺时针转动一个小角度,相当于理想变压器副线圈匝数减小,则减小,故小灯泡L2变暗,故D错误。
故选B。
11. 如图所示是卫星绕不同行星在不同轨道上运动的图像,其中T为卫星的周期,r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a,卫星N绕行星Q运动的图线是b,若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动,则( )
A. 直线a和直线b可能不平行
B. 行星P的质量小于行星Q的质量
C. 卫星M在1处的向心加速度小于在2处的向心加速度
D. 卫星M在2处的线速度大于卫星N在3处的线速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.设中心天体质量为M,由万有引力提供向心力
得
两边同时取对数,整理可得
由该式可知,图像的斜率为 ,与行星的质量无关,故直线a和直线b一定平行,故A错误;
B.由
可知,图像与纵轴的交点为,结合图像可知
故,故B正确;
C.根据万有引力提供向心力有
得
由图像可知,卫星M在1处的轨道半径小于在2处的轨道半径,故卫星M在1处的向心加速度大于在2处的向心加速度,故C错误;
D.根据万有引力提供向心力有
得
因行星P的质量小于行星Q的质量,卫星M在2处的轨道半径大于卫星N在3处的轨道半径,故卫星M在2处的线速度小于卫星N在3处的线速度,故D错误。
故选B。
二、非选择题:共5题,共56分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 实验小组利用现有实验仪器测一电阻阻值Rx,测量过程如下:
(1)组员先用多用电表粗测电阻:如图甲所示,红、黑表笔插入“+”、“-”插孔,此时黑表笔与表内电源的___________(选填“正”或“负”)极相连;选用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量其阻值时,发现指针偏转角太大,为了测量结果比较精确,组员按以下步骤进行了实验:
①应换用___________(选填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡;
②两表笔短接,通过调节___________(选填“S”、“T”或“K”),进行欧姆调零;
③重新测量并读数,若这时刻度盘上指针位置如图乙所示,测量结果是___________Ω。
(2)除待测电阻Rx外,实验室还提供了下列器材:
A.电流表A1(量程为200mA,内阻r1=10.0Ω)
B.电流表A2(量程为500mA,内阻r2=1.0Ω)
C.滑动变阻器R(0~10Ω)
D.定值电阻R1=10Ω
E.定值电阻R2=20Ω
F.电源(电动势E=4.5V,内阻可以忽略)
G.开关S、导线若干
①实验要求测量尽可能精确,且通过电阻的电流调节范围尽量大,请将设计好的电路图画在虚线框中(要标出器材的符号)。( )
②按正确的电路连接,闭合开关,记录电流表A1、A2的示数I1和I2,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并作出I1—I2图线如图所示,则该待测电阻为Rx=___________Ω(结果保留两位有效数字),测量值与真实值相比___________(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】 ①. 正 ②. ×1 ③. T ④. 15.0 ⑤. ⑥. 12.3 ⑦. 相等
【解析】
【详解】(1)[1]欧姆表的红表笔与内电源的负极连接,黑表笔与表内电源的正极连接。
[2]选用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量其阻值时,发现指针偏转角太大,说明此时所测电阻较小,所以应换小倍率进行测量,即应换用“×1”倍率的欧姆挡。
[3]两表笔短接,应通过调节欧姆挡调零旋钮,进行欧姆调零,即调节“T”使指针指在处。
[4]由图可知,指针示数为15.0,因所选倍率为“×1”的,所以该电阻的阻值为15.0。
(2)[5]由于实验要求通过电阻的电流调节范围尽量大,则滑动变阻器要选择分压式接法。由于题干没有给出电压表,实验又要求测量尽可能精确,故可将电流表与定值电阻串联改装成一个电压表,量程为
由于改装后电压表量程小于电源电动势的4.5V,故可将电流表A2外接,使得电流表A2分得部分电压,从而使电路更为安全,故选用电流表外接,所得电路如下图所示
[6]根据串并联电路的电流电压关系有
即有
结合图像的斜率有
带入数据可得,该待测电阻为
[7]由于已经考虑到改装后电压表的分流影响,所以测量值与真实值相等。
13. 内壁光滑的汽缸固定在水平面上,用质量为m的活塞密封一段长度为L的理想气体,活塞的横截面积为S,给活塞一个向左的初速度,活塞向左移动速度恰好为零。已知大气体压强为,汽缸导热性能良好,环境温度保持不变。
(1)求该过程气体放出的热量Q;
(2)证明活塞的运动是简谐运动。
【答案】(1)
(2)见解析
【解析】
【小问1详解】
设活塞对气体做功为W,气体放出的热量为Q,对气体由热力学第一定律得
由题意可知
对活塞由动能定理得
联立解得气体放出的热量
【小问2详解】
设活塞向左离开初始位置的距离为x,对封闭气体有
对活塞有
解得
又因为,
所以有
方向向右,即回复力可表示为
即活塞的运动是简谐运动。
14. 如图所示,利用直流电源给导线框供电,接通电源后矩形导线框ABCD在磁极间辐向磁场中,从静止开始绕中心轴线OO’转动。AB、CD两边的线速度方向始终与磁场方向垂直,所在位置的磁感应强度大小为B,其原理如图所示。AB与CD边由完全相同的导线制成,其中AB边的长为L,质量为m,电阻为R,受到的机械阻力为f=kv(k为比例系数,v为AB边绕OO’转动的线速度),已知导线框的AD和BC边的质量、电阻和所受阻力不计,电源的电动势为2E,内阻不计。求:
(1)闭合开关瞬时,AB边的加速度;
(2)导线框转动稳定后AB边的线速度大小。
【答案】(1),方向垂直AB边向上
(2)
【解析】
【小问1详解】
开关闭合瞬间,线框的速度为零,机械阻力为零,线框只受安培力,方向垂直AB边向上
由牛顿第二定律,有
其中
解得,方向垂直AB边向上;
【小问2详解】
导线框转动稳定时,速度大小不变,此时导线框中会产生动生感应电动势,方向与电源电动势方向相反,设为
有
其中
解得
15. 如图所示,两完全相同质量为m=1kg 的滑块静置在动摩擦因数为μ=的水平面上。长度均为L=1m的轻杆OA、OB搁在两个滑块上,且可绕铰链O自由转动,两轻杆夹角为74°。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)现用竖直向下的恒力F=5N作用在铰链上,求滑块所受摩擦力大小;
(2)现用竖直向下的恒力F=12N作用在铰链上,此时每个滑块的加速度a大小;
(3)在第(2)问的基础上,当轻杆夹角为106°时,每个滑块的速度v大小。
【答案】(1)1.875N
(2)0.5m/s2 (3)m/s
【解析】
【小问1详解】
在O点,F沿杆的分力为
=1.875N (小于最大静摩擦)
【小问2详解】
当F=12N时,由
解得a=0.5m/s2
【小问3详解】
因为
保持不变,克服摩擦力做功
恒力F做功为
由动能定理
解得v=m/s
16. 如图所示,在纸面内有一平面直角坐标系xOy,其第二象限内有一沿y轴负方向的有界匀强电场,上边界y=0.25m,下边界如图中虚线所示,电场强度大小E=4V/m;第四象限同时存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于纸面向里的磁场,电场强度大小也为E,磁感应强度大小为,其中k=4T/m。在P(-1m,0)处有一粒子源,以v0=4m/s速度均匀地向x轴上方各个方向发射粒子,粒子电荷量q=+8×10-6C,质量m=1×10-6 kg。过P点有一圆形匀强磁场区域,能使占比粒子平行于x轴射入电场,经电场偏转后,全部通过原点O进入第四象限。不计粒子重力和粒子之间的相互作用力,求:
(1)写出匀强电场边界段边界方程(粒子入射点的坐标y和x间的关系式);
(2)圆形磁场的半径和磁场强度大小;
(3)粒子从O点进入第四象限时,其速度方向与x轴正方向所成夹角的范围;粒子在第四象限运动的过程最大速率。
【答案】(1)y=x2 (y≤0.25)
(2)R=m,B1=3T
(3)0°~ 45°,vm= 8m/s
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中加速度m/s2
x方向﹣x=v0t
y方向y=
解得 y= (y≤0.25)
【小问2详解】
由几何关系可知
可得
由
解得
【小问3详解】
从Q点射入电场的粒子,到达O点时=
=
得 , 速度与x轴夹角在0°~ 45°
水平方向动量定理
即
由动能定理
得ym=0.5m,vm=8m/s
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