内容正文:
物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡相应位置上。
3.请按照题号顺序在各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.试结束后,将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,共46分。第1~7题只有一个选项符合要求,每小题4分;第8~10题有多个选项符合要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示:将人安置在一个巨大的金属笼内,即使外加于金属笼的高电压产生巨大火花,金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实验结果,若将一导体球壳置于电场中,则下列电场线分布示意图,何者正确?(各选项中实线代表不偏折的电场线,虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电场线)( )
A. ` B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】导体球壳放置在电场中,导体球壳处于静电平衡状态,内部电场强度为0,即没有电场线,导体球壳是等势体,根据电场线方向与等势线方向垂直,可知导体球壳表面的电场线垂直导体球壳表面。
故选D。
2. 如图1所示,磁铁将一张厚纸片压在竖直磁性黑板上保持不动。若将这张厚纸片两次折叠后仍能被该磁铁压在黑板上保持不动,如图2所示。图1中黑板对厚纸片的摩擦力为,最大静摩擦力为,图2中黑板对厚纸片的摩擦力为。最大静摩擦力为下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据平衡条件,黑板对纸片的摩擦力与纸片和磁铁的重力和等大反向,即
故AB错误;
CD.纸片折叠后变厚,则磁铁距离黑板的距离变大,吸引力减小,则黑板对厚纸片的弹力减小,磁铁对厚纸片的弹力减小,黑板与厚纸片间的最大静摩擦力减小,即
故C正确,D错误。
故选C。
3. 如图所示,真空内存在向右的匀强电场和匀强磁场,电场强度大小为,磁感应强度大小为。电荷量为的正离子在此电场和磁场中运动,某时刻其速度平行于磁场方向的分量大小为,垂直于磁场方向的分量大小为,下列说法错误的是( )
A. 电场力的瞬时功率为
B. 该离子受到的洛伦兹力大小为
C. 与的比值保持不变
D. 该离子的加速度大小保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场力的瞬时功率为,故A正确;
B.由于与磁场平行,则根据洛伦兹力的计算公式可知该离子受到的洛伦兹力大小为,故B正确;
C.根据运动的叠加原理可知,离子在垂直于磁场方向做匀速圆周运动,在磁场方向做加速运动,则增大,不变,的比值不断增大,故C错误;
D.离子受到的电场力不变,洛伦兹力大小不变,方向总是与电场力方向垂直,则该离子受到的合力大小不变,该离子的加速度大小保持不变,故D正确。
本题选择错的,故选C。
4. 2024年9月19日9时14分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级,成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星。该组卫星属中圆地球轨道(MEO)卫星,是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的第二组MEO卫星,入轨并完成在轨测试后,将接入北斗卫星导航系统。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星(GEO)、倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)和轨道更低的中圆地球轨道卫星(MEO)等组成。假设现在有四颗卫星:近地卫星、未发射的北斗导航卫星、地球静止轨道卫星(GEO)和中圆地球轨道卫星(MEO),它们均做匀速圆周运动,且运动方向与地球自转方向相同,下列有关说法正确的是( )
A. 未发射北斗导航卫星的向心加速度近似等于重力加速度
B. 在相同时间内卫星转过的弧长最长
C. 卫星MEO的速度一定比未发射的北斗导航卫星速度大
D. 卫星GEO的角速度比卫星MEO的角速度大
【答案】C
【解析】
【详解】A.未发射的卫星静止在地面,未绕地球做圆周运动,此时地球对它的引力和地面支持力和合力提供向心力,则向心加速度并非,故A错误。
B.根据
线速度
轨道半径越大,越小。GEO轨道半径大于MEO和近地卫星,其线速度最小;近地卫星线速度最大,弧长最长,故B错误。
C. 未发射卫星随地球自转的角速度等于地球静止轨道卫星(GEO)的角速度,根据可知未发射卫星随地球自转的线速度小于地球静止轨道卫星(GEO)的线速度;而由可知,卫星MEO的线速度大于GEO的线速度,可知卫星MEO的速度一定比未发射的北斗导航卫星速度大,故C正确。
D.根据
角速度,轨道半径越大,越小。GEO轨道半径大于MEO,其角速度更小,故D错误。
故选C。
5. 如图,一透明圆柱体轴线上有一点光源向下底面发射红光,下底面恰好有一半的面积有光透出。不考虑二次反射,则下列做法可以使下底面透出光的面积变大的是( )
A. 将点光源向上移动 B. 将点光源向下移动
C. 将点光源向左移动 D. 将点光源发出的光改为绿光
【答案】A
【解析】
【详解】设光线在底面A点刚好发生全反射,如图所示
A.将点光源向上移动,由于全反射临界角不变,则刚好发生全反射底面A点向左移动,即底面透出光的圆形半径变大,则底面透出光的面积变大,故A正确;
B.将点光源向下移动,由于全反射临界角不变,则刚好发生全反射底面A点向右移动,即底面透出光的圆形半径变小,则底面透出光的面积变小,故B错误;
C.将点光源向左移动,则图中透出光的圆形向左移动,不会使底面透出光的面积变大,故C错误;
D.将点光源发出的光改为绿光,由于绿光的频率大于红光的频率,圆柱体对绿光的折射率大于对红光的折射率,根据全反射临界角公式
可知绿光发生全反射的临界角小于红光发生全反射的临界角,则底面透出光的圆形半径变小,底面透出光的面积变小,故D错误。
故选A。
6. x轴上固定着两个点电荷A、B,两点电荷分别位于、处,两者所在区域为真空,在两者连线上某点的电场强度E与该点位置的关系如图所示。选取x轴正方向为场强的正方向,无限远处电势为零。以下说法正确的是( )
A. 点电荷A、B均带正电
B. 点电荷A、B所带电荷量的绝对值之比为1:9
C. 处电势为零
D. 将电子从处无初速度释放,其电势能一直增加
【答案】B
【解析】
【详解】A.x轴正方向为场强的正方向,根据E﹣x图像可知,在区域,场强方向为负,在区域,场强方向为正,在区域,场强方向为负,可知两点电荷均带负电,故A错误;
B.在处,场强为零,则有
解得
故点电荷A、B所带电荷量的绝对值之比为1:9,故B正确;
C.沿电场线方向电势降低,故在区域处电势最高,但比无限远处电势低,即电势小于零,故C错误;
D.电子从5d处无初速度释放,将在电场力作用下一直向无限远处运动,电场力做正功,其电势能一直减小,故D错误。
故选B。
7. 有一娱乐项目,人坐在半径为R的倾斜圆盘边缘随着圆盘绕圆心O处的转轴匀速转动,转轴垂直于盘面,圆盘的倾角为α,如图所示,图中人用方块代替。当人与圆盘间的动摩擦因数时,人恰好不从圆盘滑出去。人的质量为m,A为圆盘的最低点,B为圆盘的最高点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以下正确的是( )
A. 人在B位置处受到的摩擦力方向沿斜面向上
B. A点与B点人所受到的摩擦力大小之差为3mgsinα
C. 人在转动时的速度大小为
D. 人从A到B摩擦力做功为2mgR
【答案】C
【解析】
【详解】A.人做匀速圆周运动,人恰好不从圆盘滑出去,由受力可知,人在A位置处受到的摩擦力沿斜面向上,根据牛顿第二定律有
假设人在B位置处摩擦力方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有
由以上分析可知
可知
解得
,
可知人在B位置处受到的摩擦力方向沿斜面向下,故A错误;
B.A点与B点人所受到的摩擦力大小之差为
故B错误;
C.人在A位置,根据牛顿第二定律有
解得
故C正确;
D.因为人做匀速圆周运动,所以有
解得
故D错误。
故选C。
8. 波源和垂直于纸面做简谐运动,振动周期相同,但步调正好相反,所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为两简谐波在时的俯视图,实线圆表示波峰,虚线圆表示波谷。该介质中某点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 两简谐波的波速为0.15m/s
B. 图甲中的B点为振动减弱点
C. 图乙可能是A点的振动图像
D. 时刻,C点可能位于波谷
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图甲可知,两简谐波的波长为
由图乙可知周期为,两简谐波的波速为
故A错误;
B.波源和振动步调相反,B点到两波源的距离相等,为振动减弱点,故B正确;
C.由图甲可知,时,A点位于波谷,故图乙可能是A点的振动图像,故C正确;
D.由图甲可知,时刻,C点位于平衡位置,根据平移法可知,时刻,即时刻前,C点位于波峰,故D错误。
故选BC。
9. 在某装置中的光滑绝缘水平面上,三个完全相同的带电小球,通过不可伸长的绝缘轻质细线,连接成边长为的正三角形,如图甲所示。小球质量为,带电量为,可视为点电荷。初始时,小球均静止,细线拉直。现将球1和球2间的细线剪断,当三个小球运动到同一条直线上时,速度大小分别为、、,如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了,为静电力常量,不计空气阻力。则( )
A. 该过程中小球3受到的合力大小始终不变
B 该过程中小球3一定向左做直线运动
C. 从图甲到图乙位置,小球3向左运动
D. 在图乙位置,
【答案】BD
【解析】
【详解】A.剪断细线之前,三个小球处于静止状态,所受的合力为零;将球1和球2间的细线剪断瞬间,小球1和3,小球2和3之间细线上的弹力发生突变,小球3受到水平向左的合力作用;当小球3运动到图乙位置时,小球3所受的合力为零,即该过程中小球3受到的合力大小先增加后减小,故A错误;
B.因小球3受两边细绳的拉力总是大小相等且是对称的,可知小球3向左做直线运动,故B正确;
C.在该过程中,由于三个小球组成系统所受外力之和为零,满足动量守恒的条件,因此系统动量守恒,取水平向左为正方向,根据动量守恒定律:mv3-mv1-mv2=0
由于小球1、2的受力情况相同,因此:v1=v2
化简得:v3=2v1=2v2
即:x3=2x1=2x2
而x3+x1=d
解得:x3=d
故C错误;
D.三个小球组成系统能量守恒,根据能量守恒定律:ΔEp减=ΔEk增
即:
代入数据解得:
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,宽度为的光滑导轨水平放置,导轨左端有一阻值的电阻,矩形边界Ⅰ、Ⅱ内存在磁感应强度大小为,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁场的间距均为。质量为的水平金属杆与导轨垂直,在水平恒力作用下由静止开始运动,进入磁场Ⅰ、Ⅱ时的速度相等。已知金属杆在导轨之间的电阻为,且与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 金属杆刚进入磁场Ⅰ时端电势高于端电势
B. 金属杆穿过磁场Ⅰ的时间一定大于在两磁场之间的运动时间
C. 金属杆穿过磁场Ⅰ和磁场Ⅱ的过程中,电路中产生的总热量为
D. 金属杆穿过磁场Ⅰ的过程中通过电阻的电荷量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.刚进入磁场Ⅰ时,根据右手定则可知,金属杆端电势低于端电势,故A错误;
B.金属杆在进入磁场Ⅰ、Ⅱ时的速度相等,说明金属杆在磁场中做减速运动。当金属杆在磁场中时,根据
其中,,
所以
可知金属杆做加速度减小的减速运动,其进出磁场的图像如图所示
因为和图线与轴包围的面积相等(都为),所以,故B正确;
C.从刚进入磁场Ⅰ到刚进入磁场Ⅱ过程中,金属杆初末速度相等,即该过程中初末动能不变,根据能量守恒,外力所做的功全部转化为焦耳热,所以
所以穿过两个磁场过程中产生的热量,故C错误;
D.根据法拉第电磁感应定律,金属杆穿过磁场Ⅰ的过程中,产生的平均感应电动势为
通过电路中电流
通过电阻的电荷量为
解得,故D正确。
故选BD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径。实验主要步骤如下:
①向体积的油酸中加酒精,直至总量达到;
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入滴时,测得其体积恰好是;
③先往浅盘里倒入深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数,经观察为128格,小方格的边长为。
(1)由图可知油膜面积为_____,油酸分子直径为_____m。(结果均保留两位有效数字)
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足,则最终的测量结果将_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1) ①. ②.
(2)偏大
【解析】
【小问1详解】
[1]不足半格的方格舍去,超过半格的算一格,可知油膜的面积为128个格,所以油膜面积为
[2]一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为
油酸分子的直径为
【小问2详解】
若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足,则代入计算的纯油酸的体积偏大,可知测量结果偏大。
12. 某同学要做“测金属丝的电阻率”实验。
(1)用游标卡尺测量金属丝长度示数如图甲所示,其值为________;用螺旋测微器测量其直径示数如图乙所示,其值为________;
(2)先用多用电表欧姆挡的“”倍率粗测金属丝的电阻,示数如图丙所示,其电阻值为________;
(3)实验电路如图丁所示,根据电路图完成图戊中的实物连线________。
(4)从实验原理上看,待测电阻测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。如果测得金属丝长度为,直径为d,电阻为,都采用国际单位制单位,则它的电阻率________。(用、d、字母表示)
【答案】(1) ①. 23.765 ②. 0.247()
(2)8.0或8 (3)
(4) ①. 小于 ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]20分度游标卡尺的精确值为,由图甲可知金属丝的长度为
[2]螺旋测微器的精确值为,由图丙可知金属丝的直径为
【小问2详解】
金属丝的电阻为
【小问3详解】
根据实验电路图连接实物电路图,如图所示:
【小问4详解】
[1]电路图采用了电流表外接法,考虑到电压表分流的影响,电流表读数偏大,根据欧姆定律
可知待测电阻测量值小于其真实值。
[2]根据电阻定律有
,
解得
13. 如图所示,有一个竖直放置的容器,横截面积为,有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分,另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分连接(气筒连接处的体积不计,抽气、打气时气体温度保持不变),初始时、均关闭,活塞位于气筒最右侧,上下气体压强均为大气压强p0,活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气,从最左侧运动到最右侧完成一次打气。活塞完成一次抽气、打气后,隔板与卡槽未分离,此时容器上下两部分气体压强之比为3∶5,重力加速度为。
(1)求气筒的容积;
(2)当完成抽气、打气各2次后,隔板与卡槽仍未分离,则隔板的质量至少是多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
活塞完成一次抽气、打气后,隔板与卡槽未分离,气体做等温变化,对上部分气体
对下部分气体
根据题意
解得气筒的容积为
【小问2详解】
当完成抽气、打气各2次后,隔板与卡槽仍未分离,气体做等温变化,对上部分气体
对下部分气体
解得
,
隔板与卡槽仍未分离,则
解得隔板的质量至少为
14. 如图所示,质量的薄木板B长,放在水平地面上,质量的物体A(可看成质点)置于木板右端,已知A、B间动摩擦因数,A与地面间和B与地面间的动摩擦因数均为,g取。A、B开始均静止,在板的右端施加一水平恒力F。
(1)若A、B不发生相对滑动,求拉力的最大值;
(2)若施加恒力将B从A下抽出,A最后停下的位置距离初位置0.75m,求A运动的总时间t;
(3)求第二问中恒力的大小。
【答案】(1)9N;(2)1.5s;(3)21N
【解析】
【详解】(1)假设板块刚要发生相对滑动,根据牛顿第二定律,对整体
对A
拉力的最大值为
(2)由题意可知,A先做匀加速运动,在地面上做匀减速运动至停止,两段运动的加速度大小分别为
,
设最大速度为v,则
总时间为
联立得
(3)根据牛顿第二定律,对B
二者分离时,相对位移等于B的长度,则
A加速运动时间为
联立得
15. 某校物理兴趣小组设计了俯视图如图所示的一实验装置,以探究粒子在电磁组合场中的运动规律。如图,将电压可调的直流电源接在两面球形铁网上,形成辐向电场,且网隙足够粒子通过。在网外有一粒子源绕圆心逆时针在水平面上旋转,可以连续地沿径向发射出速度大小,无切向速度的粒子。在网内部施加大小为(未知),半径为,方向沿纸面向外的匀强磁场。已知粒子电荷量为,质量为,不计粒子间电荷相互作用和粒子在电场中运动的时间。
(1)未给铁网接通电源时,发现粒子入射轨迹与出射轨迹均垂直,求的大小;
(2)现接通电源,某时刻电压大小,当装置稳定运转时,发现由于粒子间发生完全非弹性碰撞,即将离开磁场的粒子都滞留在网上。求离子源运动角速度的所有可能取值;
(3)不断调节电源电压的取值,发现总会存在未有粒子经过的区域。设该区域面积为,求关于的关系式。(为简化表示式,令)
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意可得带电粒子在磁场中运动半径为
又由
求得
(2)对粒子在电场加速过程中,应用动能定理
带入数据求得
由及(1)所求可得
如图所示
根据几何关系求得
粒子转过的圆心角为
粒子在磁场中运动的时间为
离子源运动的角度关系为
求得
(3)粒子未经过的区域是以圆心为圆心,以点到粒子离圆心最近的距离为半径的圆形面积,对于粒子在电场加速过程中,应用动能定理
带入数据求得
对应粒子在磁场中运动的半径为
根据几何关系求得
其中为粒子转过圆心角的一半,根据
求得
又由
L为磁场圆心到轨迹圆圆心的距离,则点到粒子离圆心最近的距离为半径为
粒子未经过的区域面积为
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物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡相应位置上。
3.请按照题号顺序在各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.试结束后,将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,共46分。第1~7题只有一个选项符合要求,每小题4分;第8~10题有多个选项符合要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示:将人安置在一个巨大的金属笼内,即使外加于金属笼的高电压产生巨大火花,金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实验结果,若将一导体球壳置于电场中,则下列电场线分布示意图,何者正确?(各选项中实线代表不偏折的电场线,虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电场线)( )
A. ` B.
C. D.
2. 如图1所示,磁铁将一张厚纸片压在竖直磁性黑板上保持不动。若将这张厚纸片两次折叠后仍能被该磁铁压在黑板上保持不动,如图2所示。图1中黑板对厚纸片摩擦力为,最大静摩擦力为,图2中黑板对厚纸片的摩擦力为。最大静摩擦力为下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,真空内存在向右的匀强电场和匀强磁场,电场强度大小为,磁感应强度大小为。电荷量为的正离子在此电场和磁场中运动,某时刻其速度平行于磁场方向的分量大小为,垂直于磁场方向的分量大小为,下列说法错误的是( )
A. 电场力的瞬时功率为
B. 该离子受到的洛伦兹力大小为
C. 与的比值保持不变
D. 该离子的加速度大小保持不变
4. 2024年9月19日9时14分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级,成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星。该组卫星属中圆地球轨道(MEO)卫星,是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的第二组MEO卫星,入轨并完成在轨测试后,将接入北斗卫星导航系统。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星(GEO)、倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)和轨道更低的中圆地球轨道卫星(MEO)等组成。假设现在有四颗卫星:近地卫星、未发射的北斗导航卫星、地球静止轨道卫星(GEO)和中圆地球轨道卫星(MEO),它们均做匀速圆周运动,且运动方向与地球自转方向相同,下列有关说法正确的是( )
A. 未发射北斗导航卫星的向心加速度近似等于重力加速度
B. 在相同时间内卫星转过的弧长最长
C. 卫星MEO的速度一定比未发射的北斗导航卫星速度大
D. 卫星GEO的角速度比卫星MEO的角速度大
5. 如图,一透明圆柱体轴线上有一点光源向下底面发射红光,下底面恰好有一半的面积有光透出。不考虑二次反射,则下列做法可以使下底面透出光的面积变大的是( )
A. 将点光源向上移动 B. 将点光源向下移动
C. 将点光源向左移动 D. 将点光源发出的光改为绿光
6. x轴上固定着两个点电荷A、B,两点电荷分别位于、处,两者所在区域为真空,在两者连线上某点的电场强度E与该点位置的关系如图所示。选取x轴正方向为场强的正方向,无限远处电势为零。以下说法正确的是( )
A. 点电荷A、B均带正电
B. 点电荷A、B所带电荷量绝对值之比为1:9
C. 处电势零
D. 将电子从处无初速度释放,其电势能一直增加
7. 有一娱乐项目,人坐在半径为R的倾斜圆盘边缘随着圆盘绕圆心O处的转轴匀速转动,转轴垂直于盘面,圆盘的倾角为α,如图所示,图中人用方块代替。当人与圆盘间的动摩擦因数时,人恰好不从圆盘滑出去。人的质量为m,A为圆盘的最低点,B为圆盘的最高点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以下正确的是( )
A. 人在B位置处受到的摩擦力方向沿斜面向上
B. A点与B点人所受到的摩擦力大小之差为3mgsinα
C. 人在转动时的速度大小为
D. 人从A到B摩擦力做功为2mgR
8. 波源和垂直于纸面做简谐运动,振动周期相同,但步调正好相反,所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为两简谐波在时的俯视图,实线圆表示波峰,虚线圆表示波谷。该介质中某点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 两简谐波的波速为0.15m/s
B. 图甲中的B点为振动减弱点
C. 图乙可能是A点的振动图像
D. 时刻,C点可能位于波谷
9. 在某装置中的光滑绝缘水平面上,三个完全相同的带电小球,通过不可伸长的绝缘轻质细线,连接成边长为的正三角形,如图甲所示。小球质量为,带电量为,可视为点电荷。初始时,小球均静止,细线拉直。现将球1和球2间的细线剪断,当三个小球运动到同一条直线上时,速度大小分别为、、,如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了,为静电力常量,不计空气阻力。则( )
A. 该过程中小球3受到的合力大小始终不变
B. 该过程中小球3一定向左做直线运动
C. 从图甲到图乙位置,小球3向左运动
D. 在图乙位置,
10. 如图所示,宽度为的光滑导轨水平放置,导轨左端有一阻值的电阻,矩形边界Ⅰ、Ⅱ内存在磁感应强度大小为,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁场的间距均为。质量为的水平金属杆与导轨垂直,在水平恒力作用下由静止开始运动,进入磁场Ⅰ、Ⅱ时的速度相等。已知金属杆在导轨之间的电阻为,且与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 金属杆刚进入磁场Ⅰ时端电势高于端电势
B. 金属杆穿过磁场Ⅰ的时间一定大于在两磁场之间的运动时间
C. 金属杆穿过磁场Ⅰ和磁场Ⅱ的过程中,电路中产生的总热量为
D. 金属杆穿过磁场Ⅰ的过程中通过电阻的电荷量为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径。实验主要步骤如下:
①向体积的油酸中加酒精,直至总量达到;
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入滴时,测得其体积恰好是;
③先往浅盘里倒入深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数,经观察为128格,小方格的边长为。
(1)由图可知油膜面积为_____,油酸分子直径为_____m。(结果均保留两位有效数字)
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足,则最终的测量结果将_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
12. 某同学要做“测金属丝的电阻率”实验。
(1)用游标卡尺测量金属丝长度示数如图甲所示,其值为________;用螺旋测微器测量其直径示数如图乙所示,其值为________;
(2)先用多用电表欧姆挡“”倍率粗测金属丝的电阻,示数如图丙所示,其电阻值为________;
(3)实验电路如图丁所示,根据电路图完成图戊中的实物连线________。
(4)从实验原理上看,待测电阻测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。如果测得的金属丝长度为,直径为d,电阻为,都采用国际单位制单位,则它的电阻率________。(用、d、字母表示)
13. 如图所示,有一个竖直放置的容器,横截面积为,有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分,另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分连接(气筒连接处的体积不计,抽气、打气时气体温度保持不变),初始时、均关闭,活塞位于气筒最右侧,上下气体压强均为大气压强p0,活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气,从最左侧运动到最右侧完成一次打气。活塞完成一次抽气、打气后,隔板与卡槽未分离,此时容器上下两部分气体压强之比为3∶5,重力加速度为。
(1)求气筒的容积;
(2)当完成抽气、打气各2次后,隔板与卡槽仍未分离,则隔板的质量至少是多少?
14. 如图所示,质量的薄木板B长,放在水平地面上,质量的物体A(可看成质点)置于木板右端,已知A、B间动摩擦因数,A与地面间和B与地面间的动摩擦因数均为,g取。A、B开始均静止,在板的右端施加一水平恒力F。
(1)若A、B不发生相对滑动,求拉力的最大值;
(2)若施加恒力将B从A下抽出,A最后停下的位置距离初位置0.75m,求A运动的总时间t;
(3)求第二问中恒力的大小。
15. 某校物理兴趣小组设计了俯视图如图所示的一实验装置,以探究粒子在电磁组合场中的运动规律。如图,将电压可调的直流电源接在两面球形铁网上,形成辐向电场,且网隙足够粒子通过。在网外有一粒子源绕圆心逆时针在水平面上旋转,可以连续地沿径向发射出速度大小,无切向速度的粒子。在网内部施加大小为(未知),半径为,方向沿纸面向外的匀强磁场。已知粒子电荷量为,质量为,不计粒子间电荷相互作用和粒子在电场中运动的时间。
(1)未给铁网接通电源时,发现粒子入射轨迹与出射轨迹均垂直,求大小;
(2)现接通电源,某时刻电压大小,当装置稳定运转时,发现由于粒子间发生完全非弹性碰撞,即将离开磁场的粒子都滞留在网上。求离子源运动角速度的所有可能取值;
(3)不断调节电源电压的取值,发现总会存在未有粒子经过的区域。设该区域面积为,求关于的关系式。(为简化表示式,令)
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