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2023级高三年级第一学期物理统一作业4
一、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,只有一项是符合要求的。
1. 如图所示,一定质量的理想气体分别经历和两个过程,其中为等温过程,状态b、c的体积相同,则( )
A. 状态a的内能大于状态b B. 状态a的温度高于状态c
C. 过程中气体吸收热量 D. 过程中外界对气体做正功
2. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧弹力为0
B. 时,手机位于平衡位置上方
C. 从至,手机的动能增大
D. a随t变化的关系式为
3. 如图所示,A、B两物体的质量分别为mA和mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计。分别做以下三种改变:①增大A物体的质量;②减小B物体的质量;③绳的左端由Q点缓慢地向左移到P点。整个系统重新平衡后,下列说法正确的是( )
A. 对于改变①,物体A高度将降低,θ角将增大
B. 对于改变②,物体A的高度将降低,绳间张力变小
C. 对于改变③,物体A的高度将降低,θ角将减小
D. 对于改变③,P点与定滑轮间的绳长变大,θ角不变
4. 两种卫星绕地球运行的轨道如图,设地球半径为R,地球赤道上的物体随地球自转的速度大小为,加速度大小为;近地卫星的轨道半径近似为R,运行速度大小为,加速度大小为;地球静止卫星的轨道半径为r,运行速度大小为,加速度大小为。下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
5. 矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成,将其放在光滑的水平面上,如图所示。质量为m的子弹以速度ν水平射向滑块。若射击上层,则子弹刚好不穿出;如图甲所示:若射击下层,整个子弹刚好嵌入,如图乙所示。则比较上述两种情况比较,以下说法不正确的是:( )
A. 子弹末速度大小一样大
B. 子弹和滑块间的水平作用力一样大
C. 子弹对滑块做功一样多
D. 系统产生的热量一样多
6. 如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则( )
A. M、N间距离增大时电子到达N动能也增大
B. 只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C. 电子从M到N过程中y方向位移大小最大为
D. M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
7. 一匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外,其边界如图中虚线所示,半圆弧的半径为,、与直径共线,、两点间的距离等于圆的半径。一束质量为、电荷量为()的粒子,在纸面内从点以大小不同的速率垂直于射入磁场。不计粒子所受重力及粒子之间的相互作用,,下列说法正确的是( )
A. 若粒子经过圆心,则粒子射入磁场时的速率为
B. 若粒子经过圆心,则粒子在磁场中的运动时间为。
C. 若粒子在磁场中的运动时间最短,则粒子在磁场中的运动时间为
D. 若粒子在磁场中的运动时间最短,则粒子射入磁场时的速率为
8. 如图,abc是竖直面内的光滑绝缘固定轨道,ab水平,bc是与ab相切于b点且半径为R的圆弧,所在空间有方向平行于ab向右的匀强电场。在轨道上P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q(q>0)的小球,小球飞出轨道后达到的最高点为Q(图中未画出)。若小球可视为质点,重力加速度大小为g,电场的场强大小,Q与c点的高度差为,则可知( )
A. Q在c点的正上方
B. Pb=R
C. 从c到Q的过程中,小球的动能不变
D. 从b到c的过程中,小球对轨道的最大压力为
二、多选题
9. 如图甲所示为氢原子的能级图,用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c三种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则这三种光不正确的是( )
A. 照射该光电管时c光使其逸出的光电子初动能最大
B 光子动量
C. 通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距最大
D. 若这三种光是原子从能级跃迁到较低能级时发出的光,则c光的波长可以表示为
10. 如图甲所示,足够长的木板静置于水平地面上,木板左端放置一可看成质点的物块。t=0时对物块施加一水平向右的恒定拉力F,在F的作用下物块和木板发生相对滑动,t=2s时撤去F,物块恰好能到达木板右端,整个过程物块运动的v-t图像如图乙所示。已知木板的质量为0.5kg,物块与木板间、木板与地面间均有摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 木板的长度为3m
B. 物块的质量为0.8kg
C. 拉力F对物块做的功为9.9J
D. 木板与地面间因摩擦产生的热量为3.3J
三、非选择题:共5题,共58分。
11. 用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知m1=50g、m2=150g,则(g取10m/s2,结果保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v=________m/s;
(2)在打点0~5过程中系统动能的增量∆Ek=_______J,系统势能的减少量∆Ep=_______J,
(3)若某同学作出图像如图,则当地的实际重力加速度g=__________m/s2。
12. 纯电动汽车以电池模组和电动机为主要动力装置,18650型锂电池是目前电池模组的主流单体电芯。某同学要测量一节18650型锂电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路图。已知电池的电动势约为3.7V,内阻约为0.1Ω,定值电阻R0=2Ω。可供选择的实验器材有:
A.电流表A1(0~0.6A)
B.电流表A2(0~3A)
C.电压表V1(0~3V)
D.电压表V2(0~15V)
E.滑动变阻器R1(0~20Ω)
F.滑动变阻器R2(0~100Ω)
(1)为获取多组数据,电流表应选______,电压表应选______,滑动变阻器R应选______;(填仪器前的字母)
(2)闭合开关S1后,单刀双掷开关S2接1,移动滑片P,记下多组电压表示数U和对应的电流表示数I,并作出U—I图像;再将S2接2,重复上述步骤。判断S2接1时的U—I图像是图乙中的______(选填“a”或“b”);
(3)利用图乙可求得电动势和内阻的真实值:E=______,r=______。(用U1、U2、I1、I2、R0表示)
13. 如图所示,阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面,AC为一半径为R的圆弧,D为圆弧的圆心,ABCD构成正方形。在B处有一单色点光源,上述材料对该单色光的折射率为。已知真空中光速为c,若只考虑首次从点光源直接射向圆弧AC的光线,求:
(1)该单色光从B处射出到达D点所用的时间;
(2)从点光源射向圆弧AC的光中,有一部分不能从AC直接射出,这部分光射在圆弧AC上的弧长。
14. 如图甲,竖直平面内,一长度大于4 m水平轨道OP与光滑半圆形轨道PNM在P点平滑连接,固定在水平地面上。可视为质点的A、B两小物块靠在一起,静置于轨道左端。现用一水平向右推力F作用在A上,使A、B向右运动。以x表示A离开初始位置的位移,F随x变化的图像如图乙所示。已知A、B质量均为0.2 kg,A与水平轨道间的动摩擦因数为0.25,B与水平轨道间的摩擦不计,重力加速度大小取。
(1)求A离开初始位置向右运动1 m的过程中,推力F做的功;
(2)求A的位移为1 m时,A、B间的作用力大小;
(3)若B能到达M点,求半圆形轨道半径应满足的条件。
15. 如图,水平面(纸面)内固定有两足够长、光滑平行金属导轨,间距,其左端接有阻值的定值电阻。一质量,电阻的金属棒(长度略大于)垂直锁定在导轨上。在电阻和金属棒间,有两个垂直于纸面向里的匀强磁场,圆形磁场面积为,磁感应强度大小随时间的变化关系为:在0到内从0均匀增加到,到内满足正弦规律减小到0;矩形磁场磁感应强度大小。求:
(1)到时间内,通过电阻的电荷量;
(2)到时间内,电阻上产生的热量(结果可用表示);
(3)时刻,解除金属棒锁定,给它施加一个水平外力,使它沿轨道向右运动的速度随位移均匀增大,且,金属棒到磁场边的距离为,求金属棒在运动过程中力做的功。
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