内容正文:
驻马店市重点高中2024-2025学年度高三下期第三次考试
物理
一、单项选择题∶本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示,a、b、c三条虚线为电场中的等势面,等势面b的电势为零,且相邻两个等势面间的电势差相等,一个带正电的粒子(不计重力)在A时的动能为10J,在电场力作用下从A运动到B速度为零,当这个粒子的动能为6J时,其电势能为( )
A. 14J B. 4J
C. 0 D. -1J
【答案】D
【解析】
【详解】相邻两个等势面间的电势差相等U ab =U bc ,则有qU ab =qU bc ,即W ab = W bc = W AB,而W AB =0-E K0 =-10J,所以粒子在等势面b上时的动能E Kb :W ac =E Kb -E K0,所以E b =E Kb =5J,从而可以知道粒子在电场中的总能量值为5J,当这个粒子的动能为6J时,E P =E-E K =(5-6)J=-1J,故ABC都错误,D正确;
故选D.
2. 某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为,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原子核的动能是Z原子核的动能的倍
B. Y原子核的速度大小为
C. Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(为光速)
D. 中核核电站产生的核能与该核反应属于同种类型
【答案】A
【解析】
【详解】A.由动量守恒定律得
根据
可得
即Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍,故A正确;
B.由动量守恒定律得
可知Y原子核的速度大小为
故B错误;
C.因反应放出核能,可知该反应有质量亏损,则Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小(为光速)
故C错误;
D.中核核电站产生的核能是重核裂变反应,用中子轰击铀核产生链式反应,与该核反应不属于同种类型,故D错误。
故选A。
3. 某同学操控无人机从地面起飞,沿竖直方向做直线运动。前5s内的图像如图所示,下列对无人机在此段时间内运动的描述正确的是( )
A. 无人机在1s末到达最高点
B. 无人机做匀速直线运动
C. 无人机在4s末速度最小
D. 无人机上升的最大高度为6m
【答案】D
【解析】
【详解】AD.由图可知,无人机在上升,下降,则无人机在3s末到达最高点,上升最大高度为
故A错误,D正确;
B.无人机做匀加速直线运动,故B错误;
C.时,速度为零,此时最小,故C错误。
故选D。
4. 一列简谐横波在t=1s时的波形图如图所示,a、b、c分别为介质中的三个质点,其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动,且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为2m/s
C. 每经过2s,质点a通过的路程都为1.6m
D. 质点c的振动方程为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于此时质点b正沿y轴负方向运动,根据“同侧法”可知,该波沿x轴负方向传播,A错误;
B.由于质点b正沿y轴负方向运动,且在t=1.5s时第一次运动到波谷,则
解得
T=2s
由图像可知,波长
则波速
解得
v=1m/s
B错误;
C.质点每经过一个周期通过的路程为4A,所以每经过2s,质点a通过的路程都为
S=4A=4×0.4m=1.6m
C正确;
D.t=0时质点c应该在负向最大位移处,所以质点c的振动方程为
y=-Acosωt=-0.4cos(πt)m
D错误。
故选C。
5. 如图所示,底端带有挡板的光滑斜面固定在水平面上,一轻弹簧一端与挡板连接,轴线与斜面平行,质量为M的物块(可视为质点,与弹簧不连接)紧靠弹簧静止在斜面上。现施加沿斜面向下的力进一步压缩弹簧,然后由静止释放物块,物块沿斜面开始运动,忽略空气阻力,弹簧始终在弹性限度内。以释放点为坐标原点O,沿斜面向上为x轴正方向建立坐标系,从物块释放到第一次回到坐标原点的过程中,物块的加速度a随路程s变化的图像或位移x随时间t变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB.设弹簧的初始压缩量为,物块释放前,根据平衡条件有
释放后弹簧未恢复原长前,根据牛顿第二定律可得
联立解得
若弹簧能够恢复原长(即),则弹簧恢复原长后
物块到达最高点后,开始沿斜面向下做匀加速运动,加速度仍为
再次接触弹簧后,物块先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,回到坐标原点时速度恰好减为零,物块做往复运动,根据对称性结合上述分析可知,故A错误,B正确;
CD.若,物块释放后不能脱离弹簧,位移x随时间t按正弦规律变化;若,物块释放后能脱离弹簧,脱离弹簧后位移x随时间t按二次函数规律变化,故CD错误。
故选B。
6. 如图,真空中有三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为Q1、Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点处的电场强度为零,q > 0,则三个点电荷的电荷量可能为( )
A. Q1= q,,Q3= q B. Q1= -q,,Q3= -4q
C. Q1= -q,,Q3= -q D. Q1= q,,Q3= 4q
【答案】D
【解析】
【详解】AB.选项AB电荷均为正和均为负,则根据电场强度的叠加法则可知,P点的场强不可能为零,AB错误;
C.设P、Q1间的距离为r,则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有
解得
而Q2产生的场强大小为
则P点的场强不可能为零,C错误;
D.设P、Q1间的距离为r,则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有
解得
而Q2产生的场强大小为
则P点的场强可能为零,D正确。
故选D。
二、多项选择题∶本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求。全都选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7. 有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为,质量为,温度为,压强为。下列说法中正确的是( )
A. 若乙的质量、温度和甲相同,体积大于,则乙的压强一定大于
B. 若丙的体积、质量和甲相同,温度高于,则丙的压强一定大于
C. 若丁的质量和甲相同,体积大于、温度高于,则丁的压强一定大于
D. 若戊的体积和甲相同,质量大于、温度高于,则戊的压强一定大于
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A.若乙的质量、温度和甲相同,则分子平均速率相同,气体分子对器壁的平均作用力相同,而乙的体积大于,则乙的分子密度较小,单位时间撞击器壁的分子数较少,气体压强较小,即乙的压强小于p,选项A错误;
B.丙的温度高于t,体积、质量和甲相同,则丙分子密度与甲相同,由于丙的温度高,分子平均速率较大,分子对器壁的平均撞击力较大,则丙气体的压强较大,即丙的压强大于p,选项B正确;
C.若丁的质量和甲相同,体积大于,则丁的分子数密度小于甲,单位时间内撞击器壁的分子数小于甲;但丁的温度高于,分子平均速率较大,分子对器壁的平均撞击力较大,因此无法比较丁的压强与的大小,选项C错误;
D.戊的质量大于m、温度高于t,体积和甲相同,则戊的分子数密度大于甲,分子的平均速率大于甲,则单位时间内撞击器壁的分子数大于甲,分子对器壁的平均撞击力大于甲,则压强大于甲,即戊的压强大于p,选项D正确。
故选BD。
8. 在进行宇宙探索过程中,经常要对航天器进行变轨。如图所示,某次发射卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ,卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的远地点B时,再次实施变轨进入圆形轨道Ⅲ后绕地球做圆周运动。下列判断正确的是( )
A. 卫星的发射速度小于第一宇宙速度
B. 卫星在轨道Ⅰ上运动的速度大于第一宇宙速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的速度大于第一宇宙速度
D. 卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.卫星没有脱离地球,故发射速度满足,故A错误;
B.轨道Ⅰ是近地圆轨道,其轨道半径为地球半径,故其运动速度等于第一宇宙速度,故B错误;
C.卫星在轨道I的运行速度等于第一宇宙速度,卫星从轨道I变到轨道II,要在A点点火加速,故卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的速度大于第一宇宙速度,故C正确;
D.根据牛顿第二定律有
解得
离地球球心距离相等,故卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度,故D正确。
故选CD。
9. 如图所示,等腰直角三角形abc区域内(包含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,在bc的中点O处有一粒子源,可沿与ba平行的方向发射大量速率不同的同种粒子,这些粒子带负电,质量为m,电荷量为q,已知这些粒子都能从ab边离开abc区域,ab=2l,不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用.关于这些粒子,下列说法正确的是
A. 速度的最大值为
B. 速度的最小值为
C. 在磁场中运动的最短时间为
D. 在磁场中运动的最长时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】粒子从ab边离开磁场时的临界运动轨迹如图所示:
由几何知识可知:
解得
AB.粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:
解得
故粒子的最大速度为
最小速度
故A正确,B错误
CD.由粒子从ab边离开磁场区域的临界运动轨迹可知,粒子转过的最大圆心角θmax=180°,最小圆心角θmin>45°,粒子做圆周运动的周期:
则粒子在磁场中运动的最短时间
最长时间
故C错误,D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示,光滑水平面上两物块A、B用轻质橡皮绳水平连接,橡皮绳恰好处于原长。t = 0时,A以水平向左的初速度v0开始运动,B的初速度为0,A、B运动的v − t图像如图乙所示。已知A的质量为m,0 ~ t0时间内B的位移为x0,t = 3t0时二者发生碰撞并粘在一起,则( )
A. B的质量为2m B. 橡皮绳的最大弹性势能为
C. 橡皮绳的原长为 D. 橡皮绳的原长为v0t0
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图乙及动量守恒定律得
解得
故A正确;
CD.由图乙知,2t0时刻橡皮绳处于原长,设此时A、B的速度分别为vA、vB,由动量守恒定律及能量守恒定律得
解得
,
橡皮绳的原长
故C错误,D正确;
B.由能量守恒定律,橡皮绳的最大弹性势能
故B错误。
故选AD。
三、实验题∶本题共2小题,共15分。
11. 某同学快速测定玻璃砖的折射率。实验器材:直角三角形玻璃砖,细光束激光笔,泡沫板,牙签若干,刻度尺,量角器等。操作步骤如下:
a.用牙签将一张画有两条相互垂直直线的白纸固定在水平泡沫板上;
b.把玻璃砖平放在白纸上,使AC 边与白纸上的一条直线重合,记录A、B两顶点的位置;
c.打开激光笔,调整激光位置使光束沿白纸上的另一条直线射入玻璃砖;
d.在AB 外侧位置,将牙签贴近纸面缓慢移动直至激光照在牙签上,在该位置将牙签垂直插入泡沫板;再取一根牙签重复同样操作;
e.取下玻璃砖,整理实验器材。
请完成下面问题:
(1)画出完整的光路图。
(2)应该先插入牙签_________(填“P1”或“P2”)。
(3)测出∠A=α,测得出射光线与AB边的夹角为θ(θ小于 该玻璃砖的折射率n=________。
【答案】(1) (2)P2
(3)
【解析】
【小问1详解】
光路图如图所示
【小问2详解】
插牙签时,是从入射光一侧观察玻璃砖,故将牙签贴近纸面缓慢移动直至激光照在牙签上,先插入牙签P2,再将牙签P1插入。
【小问3详解】
根据几何关系可知,光束在AB边的入射角为,折射角为,根据光路的可逆性,由折射率的定义式可得
12. 光敏电阻的阻值会随着光照度(单位:lx)的增大而减小。
(1)图甲是一位同学设计的自动控制路灯的电路,R为光敏电阻,若要路灯在天黑的时候自动亮起,天亮的时候自动熄灭,那么路灯应该接在______两个接线柱上(填“AB”或“BC”)。
(2)为进一步研究光敏电阻的使用,这位同学通过图乙所示电路测量在不同光照度下光敏电阻的阻值。图中电源电压为6V,闭合后,这位同学先将拨至“1”位置,电阻箱接入电路的阻值调为6250Ω时,灵敏电流计示数为“I”;然后他将拨至“2”位置,电阻箱接入电路的阻值调为2550Ω时,灵敏电流计示数仍为“I”。则在此光照度下,光敏电阻的阻值为______Ω。
(3)这位同学通过测量得出了光敏电阻的阻值随光照度变化的规律如图丙所示,并用图丙表示的光敏电阻连接成图丁所示的电路,其中电源电动势为,内阻为,定值电阻,电阻箱的调节范围为0~999.9Ω,光敏电阻两端的电压增至2V时照明系统开始工作,为使光敏电阻在光照度降低到4000lx时,自动控制系统开始补光,电阻箱接入电路的阻值应该调为______Ω。该光控装置使用较长时间后电源内阻变大,使得自动控制系统正常工作时的最小光照度______4000lx(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)AB (2)3700
(3) ①. 65 ②. 小于
【解析】
【小问1详解】
天亮时光照度增大,光敏电阻阻值减小,电磁铁中电流增大,磁场增强,吸引衔铁向下与接通,路灯熄灭,故路灯应接在两个接线柱上。
【小问2详解】
本实验采用等效替代法测电阻,前后两次电路中的电流相等,则电路中的总电阻相等,故有
解得
【小问3详解】
[1]根据闭合电路欧姆定律有
根据图像可知,在光照度降低到时,对应的阻值为
又有
其中,联立可得
[2]该光控装置使用较长时间后电源内阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流变小,两端的电压变小,从而导致自动控制系统正常工作时的最小光照度小于。
四、计算题∶本题共3小题,共37分
13. 某导热刚性容器容积为,开始时内部封闭气体的压强为。经过加热气体温度由 升至。
(1)求温度为时内部封闭气体的压强;
(2)保持 不变,缓慢抽出部分气体,使内部气体压强重新回到。求容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
气体体积不变,由查理定律得
解得温度为时内部封闭气体的压强为
【小问2详解】
抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体总体积为,由玻意耳定律得
解得
所以容器内剩余气体质量与原来总质量的比值为
14. 如图所示,光滑水平面上有一光滑水平凹槽PQ。质量M=0.2kg、长度L=2.5m的木板C放置在凹槽内,其上表面恰好与水平面平齐。开始时木板C紧靠凹槽左端P并处于静止状态,其右端与凹槽右端Q距离为d=0.02m。水平凹槽左侧较远处有一处于压缩锁定状态的轻弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,右端连接物块A,物块B紧靠物块A放置,弹簧的弹性势能Ep=4J。某时刻解除锁定,A、B由静止开始向右运动。已知物块A、B的质量均为m=0.16kg,木板C与凹槽右端Q的碰撞为弹性碰撞(碰撞时间不计),物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.5,物块A、B可视为质点,重力加速度g取10m/s2,求∶
(1)物块B刚滑上木板C时的速度大小vB;
(2)木板C与凹槽右端Q第一次碰撞时,物块B相对木板C滑行的距离Δx;
(3)木板C在凹槽PQ中运动的整个过程中,木板C与凹槽右端Q碰撞的总次数n;
【答案】(1)5m/s
(2)0.455m (3)5
【解析】
【小问1详解】
弹簧的弹性势能转化为物块A、B的动能,由能量守恒定律得
解得
【小问2详解】
假设木板C与凹槽右端Q第一次碰撞时,木板C与物块B未共速,木板C受到物块B的摩擦力作用,由牛顿第二定律得
物块B受到木板C的摩擦力作用,有
木板C从静止运动到凹槽右端Q时,由匀变速直线运动规律有
相同时间内,物块B的位移
物块B相对木板C滑行的距离
此时,物块B的速度大小
木板C的速度大小
两者未共速,假设成立。
【小问3详解】
B、C组成系统不断与凹槽右端Q碰撞使系统向右的动量不断减少,由运动的对称性可知系统不与凹槽左端P碰撞,说明系统最终动量为零,最终B、C均静止。木板C第一次与凹槽右端Q碰撞时的速度大小
碰撞反弹时,动量变化量大小
木板C每次碰撞动量变化量方向均向左,大小均为,最终因碰撞向左的动量变化量等于物块B的动量变化量,有
解得
15. 如图所示,平面直角坐标系xOy中的第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场(大小未知),在第四象限内存在沿y轴正方向的匀强电场大小未知。同时在第四象限的某矩形区域某边界平行于x轴内存在方向垂直坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为。一个质量为m、带电荷量为的小球从y轴正半轴上到O点距离为3L的P点沿x轴正方向以速度抛出。小球从x轴正半轴上到坐标原点O的距离为8L的Q点进入第四象限,在磁场中做圆周运动,之后从x轴上M点进入第一象限,再从x轴上的N点进入第四象限,磁场、M点和N点图中均未画出。已知重力加速度为g。求:
(1)第一象限和第四象限中匀强电场的场强大小之比;
(2)点到坐标原点O的最小距离和磁场区域的最小面积。
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
带电小球在第一象限做类平抛运动,沿x轴方向有
沿y轴方向有
根据牛顿第二定律有
解得,
在磁场区域小球做圆周运动,重力与电场力大小相等,有
则
【小问2详解】
使N点到坐标原点O的距离最小,需要使带电小球刚进入第四象限时,就进入磁场区域做圆周运动,画出运动轨迹如图所示
矩形GHCD的面积为磁场区域最小面积,设带电小球进入磁场时速度方向与y轴负方向的夹角为,根据类平抛运动速度反向延长线过水平位移中点,可知
由数学知识可知,
根据速度合成与分解可知小球进入磁场时的速度大小为
解得
带电小球在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力,有
解得小球的轨迹半径
由几何关系可知,
解得
则
带电小球从M点进入第一象限,从M点到F点为类平抛运动的逆运动,根据对称性可知
解得
所以
解得
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驻马店市重点高中2024-2025学年度高三下期第三次考试
物理
一、单项选择题∶本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示,a、b、c三条虚线为电场中的等势面,等势面b的电势为零,且相邻两个等势面间的电势差相等,一个带正电的粒子(不计重力)在A时的动能为10J,在电场力作用下从A运动到B速度为零,当这个粒子的动能为6J时,其电势能为( )
A. 14J B. 4J
C. 0 D. -1J
2. 某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为,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原子核的动能是Z原子核的动能的倍
B. Y原子核的速度大小为
C. Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(为光速)
D. 中核核电站产生的核能与该核反应属于同种类型
3. 某同学操控无人机从地面起飞,沿竖直方向做直线运动。前5s内的图像如图所示,下列对无人机在此段时间内运动的描述正确的是( )
A. 无人机在1s末到达最高点
B. 无人机做匀速直线运动
C. 无人机在4s末速度最小
D. 无人机上升的最大高度为6m
4. 一列简谐横波在t=1s时的波形图如图所示,a、b、c分别为介质中的三个质点,其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动,且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是( )
A 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为2m/s
C. 每经过2s,质点a通过的路程都为1.6m
D. 质点c的振动方程为
5. 如图所示,底端带有挡板光滑斜面固定在水平面上,一轻弹簧一端与挡板连接,轴线与斜面平行,质量为M的物块(可视为质点,与弹簧不连接)紧靠弹簧静止在斜面上。现施加沿斜面向下的力进一步压缩弹簧,然后由静止释放物块,物块沿斜面开始运动,忽略空气阻力,弹簧始终在弹性限度内。以释放点为坐标原点O,沿斜面向上为x轴正方向建立坐标系,从物块释放到第一次回到坐标原点的过程中,物块的加速度a随路程s变化的图像或位移x随时间t变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6. 如图,真空中有三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为Q1、Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点处的电场强度为零,q > 0,则三个点电荷的电荷量可能为( )
A. Q1= q,,Q3= q B. Q1= -q,,Q3= -4q
C Q1= -q,,Q3= -q D. Q1= q,,Q3= 4q
二、多项选择题∶本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求。全都选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7. 有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为,质量为,温度为,压强为。下列说法中正确的是( )
A. 若乙的质量、温度和甲相同,体积大于,则乙的压强一定大于
B. 若丙的体积、质量和甲相同,温度高于,则丙的压强一定大于
C. 若丁的质量和甲相同,体积大于、温度高于,则丁的压强一定大于
D. 若戊的体积和甲相同,质量大于、温度高于,则戊的压强一定大于
8. 在进行宇宙探索过程中,经常要对航天器进行变轨。如图所示,某次发射卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ,卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的远地点B时,再次实施变轨进入圆形轨道Ⅲ后绕地球做圆周运动。下列判断正确的是( )
A. 卫星发射速度小于第一宇宙速度
B. 卫星在轨道Ⅰ上运动的速度大于第一宇宙速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的速度大于第一宇宙速度
D. 卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度
9. 如图所示,等腰直角三角形abc区域内(包含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,在bc的中点O处有一粒子源,可沿与ba平行的方向发射大量速率不同的同种粒子,这些粒子带负电,质量为m,电荷量为q,已知这些粒子都能从ab边离开abc区域,ab=2l,不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用.关于这些粒子,下列说法正确的是
A. 速度的最大值为
B. 速度的最小值为
C. 在磁场中运动的最短时间为
D. 在磁场中运动的最长时间为
10. 如图甲所示,光滑水平面上两物块A、B用轻质橡皮绳水平连接,橡皮绳恰好处于原长。t = 0时,A以水平向左的初速度v0开始运动,B的初速度为0,A、B运动的v − t图像如图乙所示。已知A的质量为m,0 ~ t0时间内B的位移为x0,t = 3t0时二者发生碰撞并粘在一起,则( )
A. B的质量为2m B. 橡皮绳的最大弹性势能为
C. 橡皮绳的原长为 D. 橡皮绳的原长为v0t0
三、实验题∶本题共2小题,共15分。
11. 某同学快速测定玻璃砖的折射率。实验器材:直角三角形玻璃砖,细光束激光笔,泡沫板,牙签若干,刻度尺,量角器等。操作步骤如下:
a.用牙签将一张画有两条相互垂直直线的白纸固定在水平泡沫板上;
b.把玻璃砖平放在白纸上,使AC 边与白纸上的一条直线重合,记录A、B两顶点的位置;
c.打开激光笔,调整激光位置使光束沿白纸上的另一条直线射入玻璃砖;
d.在AB 外侧位置,将牙签贴近纸面缓慢移动直至激光照在牙签上,在该位置将牙签垂直插入泡沫板;再取一根牙签重复同样操作;
e.取下玻璃砖,整理实验器材。
请完成下面问题:
(1)画出完整的光路图。
(2)应该先插入牙签_________(填“P1”或“P2”)。
(3)测出∠A=α,测得出射光线与AB边的夹角为θ(θ小于 该玻璃砖的折射率n=________。
12. 光敏电阻的阻值会随着光照度(单位:lx)的增大而减小。
(1)图甲是一位同学设计的自动控制路灯的电路,R为光敏电阻,若要路灯在天黑的时候自动亮起,天亮的时候自动熄灭,那么路灯应该接在______两个接线柱上(填“AB”或“BC”)。
(2)为进一步研究光敏电阻使用,这位同学通过图乙所示电路测量在不同光照度下光敏电阻的阻值。图中电源电压为6V,闭合后,这位同学先将拨至“1”位置,电阻箱接入电路的阻值调为6250Ω时,灵敏电流计示数为“I”;然后他将拨至“2”位置,电阻箱接入电路的阻值调为2550Ω时,灵敏电流计示数仍为“I”。则在此光照度下,光敏电阻的阻值为______Ω。
(3)这位同学通过测量得出了光敏电阻的阻值随光照度变化的规律如图丙所示,并用图丙表示的光敏电阻连接成图丁所示的电路,其中电源电动势为,内阻为,定值电阻,电阻箱的调节范围为0~999.9Ω,光敏电阻两端的电压增至2V时照明系统开始工作,为使光敏电阻在光照度降低到4000lx时,自动控制系统开始补光,电阻箱接入电路的阻值应该调为______Ω。该光控装置使用较长时间后电源内阻变大,使得自动控制系统正常工作时的最小光照度______4000lx(填“大于”“小于”或“等于”)。
四、计算题∶本题共3小题,共37分
13. 某导热刚性容器容积为,开始时内部封闭气体的压强为。经过加热气体温度由 升至。
(1)求温度为时内部封闭气体的压强;
(2)保持 不变,缓慢抽出部分气体,使内部气体压强重新回到。求容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
14. 如图所示,光滑水平面上有一光滑水平凹槽PQ。质量M=0.2kg、长度L=2.5m的木板C放置在凹槽内,其上表面恰好与水平面平齐。开始时木板C紧靠凹槽左端P并处于静止状态,其右端与凹槽右端Q距离为d=0.02m。水平凹槽左侧较远处有一处于压缩锁定状态的轻弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,右端连接物块A,物块B紧靠物块A放置,弹簧的弹性势能Ep=4J。某时刻解除锁定,A、B由静止开始向右运动。已知物块A、B的质量均为m=0.16kg,木板C与凹槽右端Q的碰撞为弹性碰撞(碰撞时间不计),物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.5,物块A、B可视为质点,重力加速度g取10m/s2,求∶
(1)物块B刚滑上木板C时的速度大小vB;
(2)木板C与凹槽右端Q第一次碰撞时,物块B相对木板C滑行的距离Δx;
(3)木板C在凹槽PQ中运动的整个过程中,木板C与凹槽右端Q碰撞的总次数n;
15. 如图所示,平面直角坐标系xOy中的第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场(大小未知),在第四象限内存在沿y轴正方向的匀强电场大小未知。同时在第四象限的某矩形区域某边界平行于x轴内存在方向垂直坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为。一个质量为m、带电荷量为的小球从y轴正半轴上到O点距离为3L的P点沿x轴正方向以速度抛出。小球从x轴正半轴上到坐标原点O的距离为8L的Q点进入第四象限,在磁场中做圆周运动,之后从x轴上M点进入第一象限,再从x轴上的N点进入第四象限,磁场、M点和N点图中均未画出。已知重力加速度为g。求:
(1)第一象限和第四象限中匀强电场的场强大小之比;
(2)点到坐标原点O的最小距离和磁场区域的最小面积。
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