内容正文:
物理期初测试
一、单选题(本题共10小题,每小题4分,共40分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 物理学发展过程中,许多物理学家的科学研究克服了当时研究条件的局限性,取得了辉煌成果,推动了人类文明发展的进程。下列有关物理学史说法正确的是( )
A. 开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因
B. 法拉第通过实验发现,雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同,并命名了正电荷和负电荷
C. 卡文迪什通过扭秤实验装置在实验室中测出万有引力常数,是运用了微小量放大法
D. 密立根通过油滴实验比较准确地测出了质子的电荷量
【答案】C
【解析】
【详解】A.开普勒总结出行星运动三大规律,但并未解释其成因,牛顿的万有引力定律才揭示原因,故A错误。
B.富兰克林通过风筝实验证明雷电与摩擦产生的电性质相同,并命名正负电荷,故B错误。
C.卡文迪什利用扭秤实验测万有引力常数,通过微小扭转角度的放大实现测量,确为微小量放大法,故C正确。
D.密立根油滴实验精确测定了电子电荷量,而非质子电荷量,故D错误。
故选C。
2. 小明用如图所示的装置探究“什么情况下磁可以生电”,进行了如下操作,其中能使电流表指针发生偏转的操作是( )
A. 保持磁体与导线ab静止不动
B. 让磁体与导体ab以相同的速度一起向右运动
C. 保持磁体静止不动,让导体ab沿水平方向左右运动
D. 保持磁体静止不动,让导体ab沿竖直方向上下运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.保持磁体和导体ab静止,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流;故A不符合题意;
B.让磁体与导体ab以相同的速度一起向右运动,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流;故B不符合题意;
C.保持磁体静止不动,让导体ab沿水平方向左右运动,导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,能使电流表指针发生偏转,故C符合题意;
D.保持磁体静止不动,让导体ab沿竖直方向上下运动,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流;故D不符合题意。
故选C。
3. 在水平方向的匀强电场中,一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面(纸面)内运动。如图,若小球的初速度方向沿虚线,则其运动轨迹为直线,若小球的初速度方向垂直于虚线,则其从O点出发运动到O点等高处的过程中( )
A. 动能减小,电势能增大 B. 动能增大,电势能增大
C. 动能减小,电势能减小 D. 动能增大,电势能减小
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意若小球的初速度方向沿虚线,则其运动轨迹为直线,可知电场力和重力的合力沿着虚线方向,又电场力方向为水平方向,根据力的合成可知电场力方向水平向右,若小球的初速度方向垂直于虚线,则其从O点出发运动到O点等高处的过程中重力对小球做功为零,电场力的方向与小球的运动方向相同,则电场力对小球正功,小球的动能增大,电势能减小。
故选D。
4. 某节水喷灌系统如图所示,水以的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220V,输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,则( )
A. 每秒水泵对水做功为75J
B. 每秒水泵对水做功为225J
C. 水泵输入功率为440W
D. 电动机线圈的电阻为10
【答案】D
【解析】
【详解】AB.每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能,则每秒水泵对水做功为
故AB错误;
C.水泵的输出能量转化为水的机械能,则
而水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,则
故C错误;
D.电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率,则电动机的机械功率为
而电动机的电功率为
由能量守恒可知
联立解得
故D正确;
故选D。
5. 如图所示,物块B分别通过轻弹簧、细线与水平面上的物体A左右端相连,整个系统保持静止。已知所有接触面均光滑,弹簧处于伸长状态。剪断细线后( )
A. 弹簧恢复原长时,A的动能达到最大
B. 弹簧压缩最大时,A的动量达到最大
C. 弹簧恢复原长过程中,系统的动量增加
D. 弹簧恢复原长过程中,系统的机械能增加
【答案】A
【解析】
【详解】对整个系统分析可知合外力为0,A和B组成的系统动量守恒,得
设弹簧的初始弹性势能为,整个系统只有弹簧弹力做功,机械能守恒,当弹簧恢复原长时得
联立得
故可知弹簧恢复原长时物体A速度最大,此时物体A的动量最大,动能最大。对于系统来说动量一直为零,系统机械能不变。
故选A。
6. 质量和电量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图两种虚线所示,下列表述正确的是
A. M带负电,N带正电
B. M的速率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M、N做正功
D. M的运行时间大于N的运行时间
【答案】A
【解析】
【详解】A.由左手定则可知,M带负电,N带正电,选项A正确.
B.由可知,M的速率大于N的速率,选项B错误;
C.洛伦兹力对M、N都不做功,选项C错误;
D.由可知,M的运行时间等于N的运行时间,选项D错误.
7. 将一质量为m的物体分别放在地球的南、北两极点时,该物体的重力均为mg0;将该物体放在地球赤道上时,该物体的重力为mg。假设地球可视为质量均匀分布的球体,半径为R,已知引力常量为G,则由以上信息可得出( )
A. g0小于g
B. 地球的质量为
C. 地球自转的角速度为ω=
D. 地球的平均密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.设地球的质量为M,物体在赤道处随地球自转做圆周运动的角速度等于地球自转的角速度,轨道半径等于地球半径,物体在赤道上受到的重力和物体随地球自转所需的向心力是万有引力的分力,有
物体在极地的重力等于万有引力,即
综合以上可知
故A错误;
B.在极地
解得
故B错误;
C.以上分析有
联立得
ω=
故C正确;
D.由密度
结合B选项分析得
故D错误。
故选C 。
8. 如图所示,在倾角为α的光滑绝缘斜面上固定一个挡板,在挡板上连接一根劲度系数为k0的绝缘轻质弹簧,弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M,qAq00,qBq0,当系统处于静止状态时,三小球等间距排列。已知静电力常量为k,则( )
A.
B. 弹簧伸长量为
C. A球受到的库仑力大小为2Mg
D. 相邻两小球间距为
【答案】A
【解析】
【详解】A.对C球进行受力分析可得,它受到2个方向相反的库仑力、重力、支持力,由于A与B、B与C间距相等,由库仑定律可得,B对C的库仑力是A对C库仑力的4倍,因此C球应为正电荷才能受力平衡。设A、B间距为l,对B进行受力分析,由平衡条件可得
对C进行受力分析,由平衡条件可得
联立解得
故A正确;
B.把A、B、C三小球看作整体,设弹簧伸长量为x,由平衡条件可知
解得
故B错误;
C.对A进行受力分析,设A球受到的库仑力大小为F,由平衡条件可知
解得
故C错误;
D.由
可得
故D错误。
故选A。
9. 如图所示,某同学利用一块表头G和三个定值电阻设计了如图所示的电表,该电表有、两个量程,表头G的内阻Rg=500Ω,满偏电流Ig=1mA,表盘均匀划分为20格,每格表示0.05mA,改装为电压表时量程分别为3V和15V。关于该电表,下列说法中正确的是 ( )
A. 测电压时,量程2可能大于量程1
B. 测电压时,将接线柱1接入电路时,表头每一小格表示0.15V
C. 定值电阻R1=2.5kΩ、R3=12kΩ
D. 若改装后电流表最大量程为3A,则定值电阻R2约为15Ω
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.测电压时,量程1为
量程2为
所以量程1可能大于量程2,则A错误;
B.测电压时,将接线柱1接入电路时,电压表量程为15V,所以表头每一小格表示0.75V,则B错误;
C.定值电阻R1为
定值电阻R3为
所以C正确;
D.若改装后电流表最大量程为3A,则定值电阻R2约为
所以D错误;
故选C。
10. 如图所示,小球A可视为质点,装置静止时轻质细线AB水平,轻质细线AC与竖直方向的夹角37°。已知小球的质量为m,细线AC长l,B点距C点的水平和竖直距离相等。装置能以任意角速度绕竖直轴转动,且小球始终在平面内,那么在角速度从零缓慢增大的过程中( )(重力加速度g取,,)
A. 两细线张力均增大
B. 细线AB中张力一直变小,直到为零
C. 细线AC中张力一直增大
D. 当AB中张力为零时,角速度可能为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.当静止时,受力分析如图,由平衡条件
由平衡条件得
TAB=mgtan37°=0.75mg
TAC==1.25mg
若AB中的拉力为0,当ω最小时绳AC与竖直方向夹角θ1=37°,受力分析如图
根据受力分析
mgtanθ1=m(Lsinθ1)ωmin2
得
根据对称性可知,当ω最大时绳AC与竖直方向夹角θ2=53°,此时应有
mgtanθ2=mωmax2Lsinθ2
得
ωmax=
所以ω取值范围为
≤ω≤
绳子AB的拉力都是0.由以上的分析可知,开始时AB拉力不为0,当转速在≤ω≤时,AB的拉力为0,角速度再增大时,AB的拉力又会增大,AB错误;
C.当绳子AC与竖直方向之间的夹角不变时,AC绳子的拉力在竖直方向的分力始终等于重力,所以绳子的拉力绳子等于1.25mg;当转速大于后,绳子与竖直方向之间的夹角增大,拉力开始增大;当转速大于后,绳子与竖直方向之间的夹角不变,AC上竖直方向的拉力不变;随后当水平方向的拉力增大,AC的拉力继续增大,C错误;
D.由开始时的分析可知,当ω取值范围为≤ω≤时,绳子AB的拉力都是0,D正确。
故选D。
二、多选题(本题共2小题,每小题4分,共8分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 独竹漂是我国一项民间技艺。如图,在平静的湖面上,独竹漂选手手持划杆踩着楠竹,沿直线减速滑行,选手和楠竹相对静止,则( )
A. 选手所受合力为零
B. 楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下
C. 手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡
D. 选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面
【答案】CD
【解析】
【详解】A.选手和楠竹在水里减速滑行,速度在变化,根据牛顿第二定律可知合力不为零,故A错误;
B.楠竹在水平方向有加速度,选手对楠竹的力在竖直方向有压力,水平方向有摩擦力,所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下,故B错误;
C.选手和楠竹相对静止,且减速滑行,选手和楠竹的重心要在同一竖直面上才能保持相对稳定,故C正确;
D.选手和楠竹构成的整体在减速滑行,受到的合力不为零,根据力的作用线和重心的关系可知整体的重心与楠竹受到合力作用线应该在同一竖直面上,故D正确。
故选CD。
12. 如图,固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成,两段相切于B点,AB段与水平面夹角为θ,BC段圆心为O,最高点为C,A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道,能沿轨道运动恰好到达C点,下列说法正确的是( )
A. 小球从B到C的过程中,对轨道的压力逐渐增大
B. 小球从A到C的过程中,重力的功率始终保持不变
C. 小球的初速度
D. 若小球初速度v0增大,小球有可能从B点脱离轨道
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由题知,小球能沿轨道运动恰好到达C点,则小球在C点的速度为
vC = 0
则小球从C到B的过程中,有
联立有
FN= 3mgcosα-2mg
则从C到B的过程中α由0增大到θ,则cosα逐渐减小,故FN逐渐减小,而小球从B到C的过程中,对轨道的压力逐渐增大,A正确;
B.由于A到B的过程中小球的速度逐渐减小,则A到B的过程中重力的功率为
P = -mgvsinθ
则A到B的过程中小球重力的功率始终减小,从B到C速度减小,速度的竖直分量减小,则重力的功率也减小,则B错误;
C.从A到C的过程中有
解得
C错误;
D.小球在B点恰好脱离轨道有
则
则若小球初速度v0增大,小球在B点的速度有可能为,故小球有可能从B点脱离轨道,D正确。
故选AD。
三、实验题(本题共2小题,共7空,每空3分,共21分)
13. 水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体,如图(a)所示,图(b)为俯视图,测得圆盘直径D = 42.02cm,圆柱体质量m = 30.0g,圆盘绕过盘心O的竖直轴匀速转动,转动时小圆柱体相对圆盘静止。
为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况,某同学设计了如下实验步骤:
(1)用秒表测圆盘转动10周所用的时间t = 62.8s,则圆盘转动的角速度ω = _____rad/s(π取3.14)
(2)用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径,某次测量的示数如图(c)所示,该读数d = _____mm,多次测量后,得到平均值恰好与d相等。
(3)写出小圆柱体所需向心力表达式F = _____(用D、m、ω、d表示),其大小为_____N(保留2位有效数字)
【答案】(1)1 (2)16.2
(3) ①. ②. 6.1 × 10-3
【解析】
【小问1详解】
圆盘转动10周所用的时间t = 62.8s,则圆盘转动的周期为
根据角速度与周期的关系有
【小问2详解】
根据游标卡尺的读数规则有
1.6cm+2 × 0.1mm = 16.2mm
【小问3详解】
[1]小圆柱体做圆周运动的半径为
则小圆柱体所需向心力表达式
[2]带入数据有
F = 6.1 × 10-3N
14. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中,把电阻箱()、一节干电池、微安表(量程,零刻度在中间位置)、电容器(、)、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。
(1)把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零:然后把开关S接2,微安表指针偏转情况是___;
A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大
C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大
(2)再把电压表并联在电容器两端,同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到时保持不变;电压表示数由零逐渐增大,指针偏转到如图2所示位置时保持不变,则电压表示数为___V,电压表的阻值为___(计算结果保留两位有效数字)。
【答案】 ①. C ②. 0.50 ③. 3.1
【解析】
【详解】(1)[1]把开关S接1,电容器充电,电流从右向左流过微安表,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零;把开关S接2,电容器放电,电流从左向右流过微安表,则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小。故选C。
(2)[2]由题意可知电压表应选用0~3V量程,由图2可知此时分度值为0.1V,需要估读到0.01V,则读数为0.50V。
[3]当微安表示数稳定时,电容器中不再有电流通过,此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路,根据欧姆定律,电压表内阻。
四、解答题(本题共2小题,共31分)
15. 密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置,间距固定,可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时,油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动,速率分别为v0、;两板间加上电压后(上板为正极),这两个油滴很快达到相同的速率,均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形,所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比,比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。
(1)求油滴a和油滴b的质量之比;
(2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负,并求a、b所带电荷量的绝对值之比。
【答案】(1)8:1;(2)油滴a带负电,油滴b带正电;4:1
【解析】
【详解】(1)设油滴半径r,密度为ρ,则油滴质量
则速率为v时受阻力
则当油滴匀速下落时
解得
可知
则
(2)两板间加上电压后(上板为正极),这两个油滴很快达到相同的速率,可知油滴a做减速运动,油滴b做加速运动,可知油滴a带负电,油滴b带正电;当再次匀速下落时,对a由受力平衡可得
其中
对b由受力平衡可得
其中
联立解得
16. 如图所示,水平传送带AB长,以的速度顺时针转动,传送带与半径可调的竖直光滑半圆轨道BCD平滑连接,CD段为光滑管道,小物块(可视为质点)轻放在传送带左端,已知小物块的质量,与传送带间的动摩擦因数,,重力加速度。
(1)求小物块到达B点时的速度大小;
(2)求由于传送小物块,电动机多做的功;
(3)若要使小物块从D点飞出后落回传送带的水平距离最大,求半圆轨道半径R的大小;
(4)若小物块在半圆轨道内运动时始终不脱离轨道且不从D点飞出,求半圆轨道半径R的取值范围。
【答案】(1)4m/s
(2)16J (3)0.2m
(4)或
【解析】
【小问1详解】
对小物块受力分析,由牛顿第二定律
解得
设小物块与传送带共速的时间为t1,由运动学公式
可得
加速的位移为
因为
所以小物块在传送带上先加速后匀速,到达B点时的速度大小为4m/s。
【小问2详解】
小物块在传送带上因摩擦而产生的热量为
由于传送小物块,电动机多做的功为
【小问3详解】
从B点到D点,由动能定理
小物块离开D点后做平抛运动,有
联立可得
由数学关系可知,当时,小物块从D点飞出后落回传送带的水平距离最大
【小问4详解】
①刚好沿半圆到达与圆心O等高处,根据动能定理
解得
小物块在半圆轨道内运动时始终不脱离轨道,则
②刚好到达C点不脱轨,临界条件是弹力为0,在C点
从B点到C点,根据动能定理
代入数据解得
③刚好到达D点不脱轨,在D点有,从B点到D点,根据动能定理
代入数据解得
若小物块在半圆轨道内运动时不从D点飞出,则满足
综上所述,半圆轨道半径R的取值范围为
或
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物理期初测试
一、单选题(本题共10小题,每小题4分,共40分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 物理学发展过程中,许多物理学家的科学研究克服了当时研究条件的局限性,取得了辉煌成果,推动了人类文明发展的进程。下列有关物理学史说法正确的是( )
A. 开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因
B. 法拉第通过实验发现,雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同,并命名了正电荷和负电荷
C. 卡文迪什通过扭秤实验装置在实验室中测出万有引力常数,是运用了微小量放大法
D. 密立根通过油滴实验比较准确地测出了质子的电荷量
2. 小明用如图所示的装置探究“什么情况下磁可以生电”,进行了如下操作,其中能使电流表指针发生偏转的操作是( )
A. 保持磁体与导线ab静止不动
B. 让磁体与导体ab以相同的速度一起向右运动
C. 保持磁体静止不动,让导体ab沿水平方向左右运动
D. 保持磁体静止不动,让导体ab沿竖直方向上下运动
3. 在水平方向的匀强电场中,一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面(纸面)内运动。如图,若小球的初速度方向沿虚线,则其运动轨迹为直线,若小球的初速度方向垂直于虚线,则其从O点出发运动到O点等高处的过程中( )
A. 动能减小,电势能增大 B. 动能增大,电势能增大
C. 动能减小,电势能减小 D. 动能增大,电势能减小
4. 某节水喷灌系统如图所示,水以的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220V,输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,则( )
A. 每秒水泵对水做功为75J
B. 每秒水泵对水做功为225J
C. 水泵输入功率为440W
D. 电动机线圈的电阻为10
5. 如图所示,物块B分别通过轻弹簧、细线与水平面上的物体A左右端相连,整个系统保持静止。已知所有接触面均光滑,弹簧处于伸长状态。剪断细线后( )
A. 弹簧恢复原长时,A的动能达到最大
B. 弹簧压缩最大时,A的动量达到最大
C. 弹簧恢复原长过程中,系统的动量增加
D. 弹簧恢复原长过程中,系统的机械能增加
6. 质量和电量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图两种虚线所示,下列表述正确的是
A. M带负电,N带正电
B. M的速率小于N的速率
C. 洛伦兹力对M、N做正功
D. M的运行时间大于N的运行时间
7. 将一质量为m的物体分别放在地球的南、北两极点时,该物体的重力均为mg0;将该物体放在地球赤道上时,该物体的重力为mg。假设地球可视为质量均匀分布的球体,半径为R,已知引力常量为G,则由以上信息可得出( )
A. g0小于g
B. 地球的质量为
C. 地球自转的角速度为ω=
D. 地球的平均密度为
8. 如图所示,在倾角为α的光滑绝缘斜面上固定一个挡板,在挡板上连接一根劲度系数为k0的绝缘轻质弹簧,弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M,qAq00,qBq0,当系统处于静止状态时,三小球等间距排列。已知静电力常量为k,则( )
A.
B. 弹簧伸长量为
C. A球受到的库仑力大小为2Mg
D. 相邻两小球间距为
9. 如图所示,某同学利用一块表头G和三个定值电阻设计了如图所示的电表,该电表有、两个量程,表头G的内阻Rg=500Ω,满偏电流Ig=1mA,表盘均匀划分为20格,每格表示0.05mA,改装为电压表时量程分别为3V和15V。关于该电表,下列说法中正确的是 ( )
A. 测电压时,量程2可能大于量程1
B. 测电压时,将接线柱1接入电路时,表头每一小格表示0.15V
C. 定值电阻R1=2.5kΩ、R3=12kΩ
D. 若改装后电流表最大量程为3A,则定值电阻R2约为15Ω
10. 如图所示,小球A可视为质点,装置静止时轻质细线AB水平,轻质细线AC与竖直方向的夹角37°。已知小球的质量为m,细线AC长l,B点距C点的水平和竖直距离相等。装置能以任意角速度绕竖直轴转动,且小球始终在平面内,那么在角速度从零缓慢增大的过程中( )(重力加速度g取,,)
A. 两细线张力均增大
B. 细线AB中张力一直变小,直到为零
C. 细线AC中张力一直增大
D. 当AB中张力为零时,角速度可能为
二、多选题(本题共2小题,每小题4分,共8分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 独竹漂是我国一项民间技艺。如图,在平静的湖面上,独竹漂选手手持划杆踩着楠竹,沿直线减速滑行,选手和楠竹相对静止,则( )
A. 选手所受合力为零
B. 楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下
C. 手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移,更易保持平衡
D. 选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面
12. 如图,固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成,两段相切于B点,AB段与水平面夹角为θ,BC段圆心为O,最高点为C,A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道,能沿轨道运动恰好到达C点,下列说法正确的是( )
A. 小球从B到C的过程中,对轨道的压力逐渐增大
B. 小球从A到C的过程中,重力的功率始终保持不变
C. 小球的初速度
D. 若小球初速度v0增大,小球有可能从B点脱离轨道
三、实验题(本题共2小题,共7空,每空3分,共21分)
13. 水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体,如图(a)所示,图(b)为俯视图,测得圆盘直径D = 42.02cm,圆柱体质量m = 30.0g,圆盘绕过盘心O的竖直轴匀速转动,转动时小圆柱体相对圆盘静止。
为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况,某同学设计了如下实验步骤:
(1)用秒表测圆盘转动10周所用的时间t = 62.8s,则圆盘转动的角速度ω = _____rad/s(π取3.14)
(2)用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径,某次测量的示数如图(c)所示,该读数d = _____mm,多次测量后,得到平均值恰好与d相等。
(3)写出小圆柱体所需向心力表达式F = _____(用D、m、ω、d表示),其大小为_____N(保留2位有效数字)
14. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中,把电阻箱()、一节干电池、微安表(量程,零刻度在中间位置)、电容器(、)、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。
(1)把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零:然后把开关S接2,微安表指针偏转情况是___;
A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大
C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大
(2)再把电压表并联在电容器两端,同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到时保持不变;电压表示数由零逐渐增大,指针偏转到如图2所示位置时保持不变,则电压表示数为___V,电压表的阻值为___(计算结果保留两位有效数字)。
四、解答题(本题共2小题,共31分)
15. 密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置,间距固定,可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时,油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动,速率分别为v0、;两板间加上电压后(上板为正极),这两个油滴很快达到相同的速率,均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形,所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比,比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。
(1)求油滴a和油滴b的质量之比;
(2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负,并求a、b所带电荷量的绝对值之比。
16. 如图所示,水平传送带AB长,以的速度顺时针转动,传送带与半径可调的竖直光滑半圆轨道BCD平滑连接,CD段为光滑管道,小物块(可视为质点)轻放在传送带左端,已知小物块的质量,与传送带间的动摩擦因数,,重力加速度。
(1)求小物块到达B点时的速度大小;
(2)求由于传送小物块,电动机多做的功;
(3)若要使小物块从D点飞出后落回传送带的水平距离最大,求半圆轨道半径R的大小;
(4)若小物块在半圆轨道内运动时始终不脱离轨道且不从D点飞出,求半圆轨道半径R的取值范围。
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