内容正文:
2026届高三年级上学期中调研考试
物理
本试卷满分100分,考试时间75 分钟。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 两分子间的作用力F与分子间距r的关系如图所示。规定两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( )
A. 当分子间距离为时,分子势能为零
B. 当分子间距离为时,分子势能为零
C. 当分子间距离为时,分子势能最小
D. 当分子间距离为时,分子势能最小
【答案】C
【解析】
【详解】当分子间距离从无穷远逐渐减小时,在时,分子间的作用力表现为引力,引力做正功,分子势能逐渐减小;当时,分子间的作用力表现为斥力,分子力做负功,分子势能逐渐增大,所以当时,分子势能最小且小于零;时,分子势能小于零,故ABD错误,C正确。
故选C。
2. 某同学学习完光电效应后,设计了一款太阳能充电手电筒,简化原理如图所示,白天通过太阳光照射光电管,对蓄电池进行充电,晚上闭合开关照明,下列说法正确的是( )
A. 光应该照射光电管左侧极板
B. 若绿光能使阴极发生光电效应,则红光也能
C. 入射光强度增大,蓄电池充满电所需时间减小
D. 入射光强度增大,蓄电池充满电所需时间不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.二极管具有单向导电性,光若照射光电管左侧极板,无法对蓄电池充电,故A错误;
B.红光的频率小于绿光的频率,若绿光能使阴极发生光电效应,则红光不一定发生光电效应,故B错误;
CD.入射光强度增大,则饱和电流增大,根据可知,蓄电池充满电所需时间减小,故C正确,D错误;
故选C。
3. 2025年5月29 日,天问二号探测器成功发射,将对小行星2016HO3开展探测并采样返回。小行星可视为质量分布均匀的球体,半径约为50m,密度约为地球的一半。已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度为9.8m/s2。假设探测器仅在小行星万有引力作用下,贴近小行星表面做匀速圆周运动,探测器的环绕速度最接近( )
A. B.
C. D. 4.4m /s
【答案】B
【解析】
【详解】在星球表面有
又
联立可得
可得小行星表面重力加速度为
探测器贴近小行星表面做圆周运动时,则有
可得探测器的环绕速度为
故选B。
4. 如图所示,工人师傅利用绳子把空调拉到安装位置。绳子一端固定于墙上M点,把空调固定在绳上,工人在楼层的N处收绳子。空调由P处匀速率运动到Q处的过程,工人拉力的功率的变化情况为( )
A. 逐渐增加
B. 逐渐减小
C. 先减小后增加
D. 先增加后减小
【答案】A
【解析】
【详解】空调的运动轨迹是圆弧,是圆弧的圆心,设圆心角,则同弧上的弦切角为,即工人拉力与圆弧切线的夹角为,重力与圆弧切线的夹角为。
空调匀速率运动,沿圆弧切线方向合力为0,故
解得
空调上升过程变小、变大、变小、变小,故工人拉力逐渐增加。
工人拉力的方向沿绳子方向,与空调的速度方向相同,故工人拉力的功率
由于工人拉力逐渐增加,速度大小不变,故工人拉力的功率逐渐增加,A正确。
故选A。
5. “稻花香里说丰年,听取蛙声一片。”稻——蛙生态种养是种植业和水产养殖业结合的一种生产模式。某青蛙在水平地面上跳跃,第一次不计空气作用力,跳出时的动能为 ,在空中的最小动能为。第二次青蛙以同样的初速度跳出,但受到恒定水平风力的作用,落地时速度竖直向下。关于青蛙两次跳跃,下列说法正确的是( )
A. 两次在空中运动的时间不相等
B. 第二次水平风力大小等于青蛙重力的
C. 第二次到达最高点时的动能为
D. 第二次在空中的最小动能为
【答案】B
【解析】
【详解】A.设第一次跳出的速度大小为,则,最高点时竖直方向的速度为零,设水平方向的速度为,则
得
则第一次跳出时竖直方向的分速度为
第一次跳出时在空中运动的时间
第二次青蛙以同样的初速度跳出,受恒定水平风力的作用,竖直方向仍只受重力,竖直方向运动情况不变,由运动的独立性和等时性,第二次跳出时在空中运动的时间
故A错误;
B.第二次跳出时水平方向的加速度大小
第二次水平风力大小,故B正确;
C.第二次到达最高点时的速度大小
第二次到达最高点时的动能为
故C错误;
D.由C项分析可知,第二次在最高点动能为,但此时合力方向指向左下方,速度水平向右,合力与速度方向的夹角为钝角,之后速度会继续减小,故第二次在空中的最小动能小于,故D错误。
故选B。
6. 如图甲、乙所示,学习小组设计了两种灯泡亮度调节电路。理想变压器原、副线圈匝数比,交流电源输出电压的有效值U与灯泡额定电压UL的关系为,调节滑动变阻器滑片,接入电路的阻值分别为R₁、R₂时,两相同的灯泡均正常发光。下列说法正确的是( )
A. 接入电路的电阻满足
B. 接入电路的电阻满足
C. 图甲、乙中滑动变阻器消耗功率之比为3:1
D. 图甲、乙中电源输出总功率之比为3:1
【答案】B
【解析】
【详解】AB.设灯泡电阻为r,图甲中,对副线圈电路有,
根据原副线圈的关系可得,
对R₁根据欧姆定律有
又因为
联立解得
图乙中,对原、副线圈电路有,
对R2根据欧姆定律有
又因为
联立解得
则,故A错误,B正确;
C.图甲中滑动变阻器消耗功率为
图乙中滑动变阻器消耗功率为
则,故C错误;
D.图甲中电源输出功率为
图乙中电源输出功率为
则,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,水平桌面标记点N的左侧光滑,右侧粗糙,可视为质点的物块A静止于光滑部分的P点。第一次A 与物块B 通过跨过滑轮的不可伸长的轻绳连接。由静止释放后,A先加速后减速最后停在Q点。加速及减速阶段加速度大小分别为、,时间分别为 、,最大速度为v,总位移为x。第二次不连接B,在绳端施加大小等于B重力的恒力F,A先加速后减速最后停下,加速及减速阶段加速度大小分别为、,时间分别为、,最大速度为v',总位移为x'。不计滑轮摩擦及空气阻力。下列关系正确的是( )
A. v=v' B. x<x' C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】CD.设物块A的质量为,物块B的质量为,重力加速度为,物块A与N点右侧桌面的动摩擦因数为,物块A第一次运动,A与B有相同的加速度大小,物块A在N点左侧运动时做加速运动,对AB分析,根据牛顿第二定律有
解得
物块A在N点右侧运动时做减速运动,对AB分析,根据牛顿第二定律有
解得
又最大速度为
解得
同理,物块A第二次运动,物块A在N点左侧运动时做加速运动,对A分析,根据牛顿第二定律有
其中
解得
物块A在N点右侧运动时做减速运动,对A分析,根据牛顿第二定律有
解得
又最大速度为
解得
综上分析,可得,,故C错误,D正确;
AB.设PN之间的距离为,物块A第一次运动,当到达N点时的速度最大,则有
物块A过N点后,做匀减速运动,末速度为零,设减速位移为,则有
解得
故总位移为
同理,物块A第二次运动,当到达N点时的速度最大,则有
物块A过N点后,做匀减速运动,末速度为零,设减速位移为,则有
解得
故总位移为
综上分析,可知
故
因
故,故AB错误。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,开阔的平静水面上,在相距2.4m的S₁、S₂有两振动情况完全相同的波源,形成波长均为0.4m的简谐波沿水面传播。S₁、S₂连线的中点为O,连线中垂线上两点M、N到O的距离分别为0.5m、0.9 m。各处振动稳定后,下列说法正确的是( )
A. M、N处均为振动加强点
B. 当M 处出现波峰时,N处出现波峰
C. 当M 处出现波峰时,N处出现波谷
D. 线段MN上(包括M、N)最多同时出现2个波峰
【答案】AC
【解析】
【详解】A.M、N处到两波源距离差为零,所以均为振动加强点,故A正确;
BC.因为
当M 处出现波峰时,两波源的波峰传到M点,且两点距离波源差半个波长,此时两波源的波谷传到N点,所以N处出现波谷,故B错误,C正确;
D.根据以上分析可知,两点距离波源差半个波长,最多出现1个波峰,故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,在xOy平面内有一圆形边界,圆心为O,半径为R,圆形边界内存在垂直xOy平面向里的匀强磁场。一电子以速度v从y轴上的M点沿y轴正方向射入圆形区域,从N点飞出圆形区域,O、N连线与x轴正方向夹角θ=30°,电子质量为m,元电荷为e,不计重力。下列说法正确的是( )
A. 电子在 N点速度方向不沿 ON方向
B. 磁感应强度大小为
C. 电子在磁场中运动的时间为
D. 电子入射方向逆时针旋转30°,在磁场中运动时间最长
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由对称性可知,电子在 N点速度方向一定沿 ON方向,A错误;
B.电子在磁场中运动的半径为
根据
可得磁感应强度大小为 ,B正确;
C.电子在磁场中运动转过的角度为60°,则时间为 ,C正确;
D.电子从圆周最高点飞出时在磁场中的运动时间最长,设此时电子的入射方向逆时针旋转角,则
此时
则,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,倾角为θ的绝缘细杆上A、B两点分别固定两正点电荷。绝缘细线上端固定,下端C点悬挂带负电的小球,稳定后,细线竖直,细线延长线与细杆交于O 点。已知 ,。则( )
A. A、B两处电荷对小球的库仑力之比
B. A、B两处电荷对小球的库仑力之比
C. A、B两处电荷的电荷量之比
D. A、B两处电荷的电荷量之比
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.对带负电的小球受力分析,如图所示
根据平衡条件,沿水平方向有
根据几何关系有
解得,故A正确,B错误;
CD.根据库仑定律有、
则,故C正确,D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共5 小题,共54 分。
11. 学习小组研究某电容器充放电的特点。
(1)先利用多用电表的欧姆挡进行粗略探究。选择欧姆“×1”挡,欧姆调零后,将红、黑表笔分别连接到一不带电的电容器的两极,观察到的现象是 。(填正确选项前字母序号)
A. 指针不发生偏转
B. 指针偏转到某一位置后保持静止
C. 指针缓慢向右偏转然后缓慢向左偏转
D. 指针快速向右偏转然后缓慢向左偏转
(2)再利用图(a)所示电路测量电容。按图(a)连接好实验电路后,还需用电压表测量电容器两端的电压,为了避免电压表影响放电电流的测量,电压表应接在________(选填“c、d”或“m、n”)之间。
(3)闭合开关 S1,将S2接1,给电容器充电,电路稳定时,电压表示数为3.0V;将S2接2,电流传感器显示放电电流随时间的变化如图(b)所示,可知电容器充满时所带的电荷量为q=_____C,电容器的电容C=________F。(结果均保留三位有效数字)
(4)减小定值电阻的阻值R并重复上述实验,实线和虚线分别表示阻值改变前后放电过程电流随时间变化的曲线,符合实际的图像为
A. B.
【答案】(1)D (2)c、d
(3) ①. ②. (4)B
【解析】
【小问1详解】
当选择欧姆“×1”挡并欧姆调零后,将红、黑表笔连接到不带电的电容器的两极时,会观察到表针先迅速向右偏转(显示阻值很小),然后缓慢向左回摆,最终停在电阻无穷大(∞)的位置。这是因为初始时电源对电容器充电产生较大电流,使表针偏转;随着电容器充电完成,电流逐渐减小至零,因此表针返回并指示开路状态。
故选D。
【小问2详解】
将电压表接在c、d之间,放电电路中没有电压表,电压表不影响放电电流的测量。
【小问3详解】
[1]如图(b)所示,每个方格对应的电量
数出图(b)中图线与坐标轴围成的方格数(小于半格的已舍去),电容器充满时所带的电荷量
[2]电容器的电容
【小问4详解】
减小定值电阻的阻值R并重复上述实验,0时刻的电流强度,故0时刻的电流强度变大,B正确。
故选B。
12. 学习小组用如图甲所示的装置,验证系统的机械能守恒。可选用的器材有:交流电源(频率50 Hz),铁架台,滑轮,电子天平,重物1、2,打点计时器,纸带,刻度尺等。已知当地的重力加速度大小
(1)下列所给实验步骤中,选择出完成实验必需且正确的,并按实验顺序排列:________(填步骤前面的序号)。
①先接通电源,打点计时器开始打点,然后再释放重物2。
②先释放重物2,然后再接通电源,打点计时器开始打点。
③用电子天平分别称量重物1、2的质量,。
④重物1、2通过细线绕过定滑轮连接。将纸带上端固定在重物1上,穿过打点计时器的限位孔,用手扶住重物2。
⑤在纸带上选取一段,标记计数点,用刻度尺测量计数点到起点的距离,记录分析数据。
⑥关闭电源,取下纸带。
(2)某次实验打出的纸带如图乙所示,O是打下的第一个点,然后每隔4个点取一个计数点,分别标记为A、B、C、D、E、F,测出各计数点到O点的距离,纸带打下E点时的速度vE=________m/s。(保留3位有效数字)
(3)从释放到打下E点的过程中,系统重力势能减少了________J,系统动能增加了________J。(结果均保留3位有效数字)
(4)另一组同学利用图像处理数据。纸带上各点与起点间的距离即为重物2下降的高度h,计算相应的速度v,并绘制图像,为过原点的一条直线,如图丙所示,理论上若系统机械能守恒,则图中直线的斜率为________(用字母g、m₁、m₂表示)。
(5)若实验的相对误差,其中是系统重力势能的减小量,是系统动能增加量,则根据图丙求出 _________%(保留2位有效数字),若,可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。
(6)举出一条产生实验误差的原因:________________。
【答案】(1)③④①⑥⑤
(2)1.92 (3) ①. 0.376 ②. 0.369
(4)
(5)3.1 (6)纸带与打点计时器间存在摩擦阻力,空气阻力对重物运动的影响等
【解析】
【小问1详解】
③:测量重物质量,是验证机械能守恒的必要前提。
④:安装实验装置,确保重物、纸带与打点计时器连接正确。
①:先通电后释放重物,保证打点清晰且初速度为 0。
⑥:实验结束后关闭电源,取下纸带。
⑤:测量并分析纸带数据。
所以完成实验必需且正确的步骤及顺序为:③④①⑥⑤。
【小问2详解】
交流电频率为50Hz,每隔4个点取一个计数点,故时间间隔。根据中间时刻速度等于平均速度,则有
【小问3详解】
[1]重力势能减少量为
[2]动能增加量
【小问4详解】
根据机械能守恒定律有
变形得
所以斜率为
【小问5详解】
由图丙可知,当时,,则有,
所以
【小问6详解】
略。
13. 直角棱镜通常用来转折光路或者将光学系统所成的像偏转 如图所示,直角棱镜的截面ABC 为直角三角形,其中 一单色细光束MN平行BC入射,入射点为N,进入棱镜的折射光线到达BC边的D点,D处的反射光恰好与AB边垂直。已知),真空中光速为c。
(1)求棱镜材料的折射率;
(2)求光从N射入到从AB射出的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
D处的反射光恰好与AB 边垂直,光路图如图所示
根据几何知识可知
由折射定律有
解得
【小问2详解】
几何关系可知,
光从N射入到从AB射出,在棱镜中的传播路程为
在棱镜中传播速率为
传播时间为
联立解得
14. 如图所示,在光滑的水平面上固定一半径为R的光滑圆弧槽1,可视为质点的小球质量为m,锁定在槽l顶端;光滑圆弧槽2半径也为R,圆心角为,圆弧最高点为P,P右侧部分水平,两槽底端切线均水平,重力加速度为g。
(1)若槽2固定,释放小球,小球从槽2圆弧的P点冲出后,落在槽2上表面Q处,求P、Q间的距离L;
(2)若槽2不固定,释放小球,小球恰能运动到槽2圆弧的P点,求小球和槽2的质量之比;
(3)接第(2)问,若小球在槽2中上升的时间为t,求小球上升过程槽2的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
若槽2固定,设小球到达P点的速度为,对小球从释放到P点的过程,由机械能守恒有
解得
小球在P点冲出后做斜抛运动,其竖直方向为竖直上抛运动,设在空中运动的总时间为,则有
解得
水平方向为匀速直线运动,则有P、Q间的距离为
【小问2详解】
若槽2不固定,设小球到达水平面的速度为,则由机械能守恒定律有
解得
当小球到达P点时,小球与槽2速度相同,设为,由小球在槽2中运动过程系统水平方向动量守恒有
又因为小球在槽2中运动时系统机械能守恒,则有 解得
【小问3详解】
设两者共速前某一时刻,小球和槽2速度的水平分量分别为、,之后经过极短时间水平方向位移分别为、,上升阶段水平方向发生总位移为、,则由水平方向动量守恒有
等式两边同时乘以,则有
可得
经时间t小球到达P点,此过程求和可得
根据位移关系有
联立解得
15. 如图所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端通过导线连接阻值为R 的定值电阻,导轨光滑且电阻忽略不计。磁感应强度为B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为,间距为。一根导体棒与导轨垂直放在导轨上,处于锁定状态,导体棒质量为m、导轨间部分电阻为R,到磁场区域1上边界距离为x(未知)。棒运动过程始终与导轨垂直,重力加速度为g。
(1)当时,导体棒释放后恰好匀速穿过磁场区域1。
①求穿过磁场区域1 过程定值电阻产生的焦耳热;
②求。
(2)当x取合适值时,导体棒进入磁场后的运动过程中,在任一磁场区域和非磁场区域运动的时间均相等,求从导体棒释放到穿过第n个磁场区域所用的总时间。
【答案】(1)①;②
(2)
【解析】
【小问1详解】
①导体棒匀速穿过磁场区域1过程,设回路产生总焦耳热为,由能量守恒有
定值电阻产生的焦耳热
②设导体棒到达磁场区域1上边界时的速度大小为,由机械能守恒有
导体棒进入磁场区域1时,产生电动势
回路产生感应电流
导体棒受安培力大小
导体棒匀速穿过磁场区域1,有
联立解得
【小问2详解】
设导体棒每次进入磁场区域时的速度为,每次离开磁场区域时的速度为,每次在磁场区域和非磁场区域运动时间均为T,运动的速度时间图像如图所示
导体棒在磁场中运动,设某时刻速度为,则安培力大小
经过一小段时间,速度变化,由动量定理有
左右两边求和,有
导体棒在无磁场区域运动过程,由动量定理有
由动能定理有
联立解得,
从释放到进入磁场区域1过程,设用时,由动量定理有
可得
从释放导体棒到穿过第个磁场区域,所用的总时间
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2026届高三年级上学期中调研考试
物理
本试卷满分100分,考试时间75 分钟。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 两分子间的作用力F与分子间距r的关系如图所示。规定两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( )
A. 当分子间距离为时,分子势能为零
B. 当分子间距离为时,分子势能为零
C. 当分子间距离为时,分子势能最小
D. 当分子间距离为时,分子势能最小
2. 某同学学习完光电效应后,设计了一款太阳能充电手电筒,简化原理如图所示,白天通过太阳光照射光电管,对蓄电池进行充电,晚上闭合开关照明,下列说法正确的是( )
A. 光应该照射光电管左侧极板
B. 若绿光能使阴极发生光电效应,则红光也能
C. 入射光强度增大,蓄电池充满电所需时间减小
D. 入射光强度增大,蓄电池充满电所需时间不变
3. 2025年5月29 日,天问二号探测器成功发射,将对小行星2016HO3开展探测并采样返回。小行星可视为质量分布均匀的球体,半径约为50m,密度约为地球的一半。已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度为9.8m/s2。假设探测器仅在小行星万有引力作用下,贴近小行星表面做匀速圆周运动,探测器的环绕速度最接近( )
A. B.
C. D. 4.4m /s
4. 如图所示,工人师傅利用绳子把空调拉到安装位置。绳子一端固定于墙上M点,把空调固定在绳上,工人在楼层的N处收绳子。空调由P处匀速率运动到Q处的过程,工人拉力的功率的变化情况为( )
A. 逐渐增加
B. 逐渐减小
C. 先减小后增加
D. 先增加后减小
5. “稻花香里说丰年,听取蛙声一片。”稻——蛙生态种养是种植业和水产养殖业结合的一种生产模式。某青蛙在水平地面上跳跃,第一次不计空气作用力,跳出时的动能为 ,在空中的最小动能为。第二次青蛙以同样的初速度跳出,但受到恒定水平风力的作用,落地时速度竖直向下。关于青蛙两次跳跃,下列说法正确的是( )
A. 两次在空中运动的时间不相等
B. 第二次水平风力大小等于青蛙重力的
C. 第二次到达最高点时的动能为
D. 第二次在空中的最小动能为
6. 如图甲、乙所示,学习小组设计了两种灯泡亮度调节电路。理想变压器原、副线圈匝数比,交流电源输出电压的有效值U与灯泡额定电压UL的关系为,调节滑动变阻器滑片,接入电路的阻值分别为R₁、R₂时,两相同的灯泡均正常发光。下列说法正确的是( )
A. 接入电路的电阻满足
B. 接入电路的电阻满足
C. 图甲、乙中滑动变阻器消耗功率之比为3:1
D. 图甲、乙中电源输出总功率之比为3:1
7. 如图所示,水平桌面标记点N的左侧光滑,右侧粗糙,可视为质点的物块A静止于光滑部分的P点。第一次A 与物块B 通过跨过滑轮的不可伸长的轻绳连接。由静止释放后,A先加速后减速最后停在Q点。加速及减速阶段加速度大小分别为、,时间分别为 、,最大速度为v,总位移为x。第二次不连接B,在绳端施加大小等于B重力的恒力F,A先加速后减速最后停下,加速及减速阶段加速度大小分别为、,时间分别为、,最大速度为v',总位移为x'。不计滑轮摩擦及空气阻力。下列关系正确的是( )
A. v=v' B. x<x' C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,开阔的平静水面上,在相距2.4m的S₁、S₂有两振动情况完全相同的波源,形成波长均为0.4m的简谐波沿水面传播。S₁、S₂连线的中点为O,连线中垂线上两点M、N到O的距离分别为0.5m、0.9 m。各处振动稳定后,下列说法正确的是( )
A. M、N处均为振动加强点
B. 当M 处出现波峰时,N处出现波峰
C. 当M 处出现波峰时,N处出现波谷
D. 线段MN上(包括M、N)最多同时出现2个波峰
9. 如图所示,在xOy平面内有一圆形边界,圆心为O,半径为R,圆形边界内存在垂直xOy平面向里的匀强磁场。一电子以速度v从y轴上的M点沿y轴正方向射入圆形区域,从N点飞出圆形区域,O、N连线与x轴正方向夹角θ=30°,电子质量为m,元电荷为e,不计重力。下列说法正确的是( )
A. 电子在 N点速度方向不沿 ON方向
B. 磁感应强度大小为
C. 电子在磁场中运动的时间为
D. 电子入射方向逆时针旋转30°,在磁场中运动时间最长
10. 如图所示,倾角为θ的绝缘细杆上A、B两点分别固定两正点电荷。绝缘细线上端固定,下端C点悬挂带负电的小球,稳定后,细线竖直,细线延长线与细杆交于O 点。已知 ,。则( )
A. A、B两处电荷对小球的库仑力之比
B. A、B两处电荷对小球的库仑力之比
C. A、B两处电荷的电荷量之比
D. A、B两处电荷的电荷量之比
三、非选择题:本题共5 小题,共54 分。
11. 学习小组研究某电容器充放电的特点。
(1)先利用多用电表的欧姆挡进行粗略探究。选择欧姆“×1”挡,欧姆调零后,将红、黑表笔分别连接到一不带电的电容器的两极,观察到的现象是 。(填正确选项前字母序号)
A. 指针不发生偏转
B. 指针偏转到某一位置后保持静止
C. 指针缓慢向右偏转然后缓慢向左偏转
D. 指针快速向右偏转然后缓慢向左偏转
(2)再利用图(a)所示电路测量电容。按图(a)连接好实验电路后,还需用电压表测量电容器两端的电压,为了避免电压表影响放电电流的测量,电压表应接在________(选填“c、d”或“m、n”)之间。
(3)闭合开关 S1,将S2接1,给电容器充电,电路稳定时,电压表示数为3.0V;将S2接2,电流传感器显示放电电流随时间的变化如图(b)所示,可知电容器充满时所带的电荷量为q=_____C,电容器的电容C=________F。(结果均保留三位有效数字)
(4)减小定值电阻的阻值R并重复上述实验,实线和虚线分别表示阻值改变前后放电过程电流随时间变化的曲线,符合实际的图像为
A. B.
12. 学习小组用如图甲所示的装置,验证系统的机械能守恒。可选用的器材有:交流电源(频率50 Hz),铁架台,滑轮,电子天平,重物1、2,打点计时器,纸带,刻度尺等。已知当地的重力加速度大小
(1)下列所给实验步骤中,选择出完成实验必需且正确的,并按实验顺序排列:________(填步骤前面的序号)。
①先接通电源,打点计时器开始打点,然后再释放重物2。
②先释放重物2,然后再接通电源,打点计时器开始打点。
③用电子天平分别称量重物1、2的质量,。
④重物1、2通过细线绕过定滑轮连接。将纸带上端固定在重物1上,穿过打点计时器的限位孔,用手扶住重物2。
⑤在纸带上选取一段,标记计数点,用刻度尺测量计数点到起点的距离,记录分析数据。
⑥关闭电源,取下纸带。
(2)某次实验打出的纸带如图乙所示,O是打下的第一个点,然后每隔4个点取一个计数点,分别标记为A、B、C、D、E、F,测出各计数点到O点的距离,纸带打下E点时的速度vE=________m/s。(保留3位有效数字)
(3)从释放到打下E点的过程中,系统重力势能减少了________J,系统动能增加了________J。(结果均保留3位有效数字)
(4)另一组同学利用图像处理数据。纸带上各点与起点间的距离即为重物2下降的高度h,计算相应的速度v,并绘制图像,为过原点的一条直线,如图丙所示,理论上若系统机械能守恒,则图中直线的斜率为________(用字母g、m₁、m₂表示)。
(5)若实验的相对误差,其中是系统重力势能的减小量,是系统动能增加量,则根据图丙求出 _________%(保留2位有效数字),若,可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。
(6)举出一条产生实验误差的原因:________________。
13. 直角棱镜通常用来转折光路或者将光学系统所成的像偏转 如图所示,直角棱镜的截面ABC 为直角三角形,其中 一单色细光束MN平行BC入射,入射点为N,进入棱镜的折射光线到达BC边的D点,D处的反射光恰好与AB边垂直。已知),真空中光速为c。
(1)求棱镜材料的折射率;
(2)求光从N射入到从AB射出的时间。
14. 如图所示,在光滑的水平面上固定一半径为R的光滑圆弧槽1,可视为质点的小球质量为m,锁定在槽l顶端;光滑圆弧槽2半径也为R,圆心角为,圆弧最高点为P,P右侧部分水平,两槽底端切线均水平,重力加速度为g。
(1)若槽2固定,释放小球,小球从槽2圆弧的P点冲出后,落在槽2上表面Q处,求P、Q间的距离L;
(2)若槽2不固定,释放小球,小球恰能运动到槽2圆弧的P点,求小球和槽2的质量之比;
(3)接第(2)问,若小球在槽2中上升的时间为t,求小球上升过程槽2的位移大小。
15. 如图所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端通过导线连接阻值为R 的定值电阻,导轨光滑且电阻忽略不计。磁感应强度为B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为,间距为。一根导体棒与导轨垂直放在导轨上,处于锁定状态,导体棒质量为m、导轨间部分电阻为R,到磁场区域1上边界距离为x(未知)。棒运动过程始终与导轨垂直,重力加速度为g。
(1)当时,导体棒释放后恰好匀速穿过磁场区域1。
①求穿过磁场区域1 过程定值电阻产生的焦耳热;
②求。
(2)当x取合适值时,导体棒进入磁场后的运动过程中,在任一磁场区域和非磁场区域运动的时间均相等,求从导体棒释放到穿过第n个磁场区域所用的总时间。
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