内容正文:
福建省高三资优生第一次联合阶段检测
物理试题
(考试时间: 150 分钟总分: 150 分)
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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. 2025年7月,我国自主研发的吨级以上电动垂直起降无人机首次实现远海石油平台物资运输飞行。如图所示,该无人机正在空中飞行,以下说法正确的是( )
A. 对该无人机进行姿态调整时,无人机可视为质点
B. 无人机从某地出发,运送完物资后返回出发点,此过程平均速率为零
C. 加速上升的过程中,空气对无人机的作用力等于其重力
D. 加速上升的过程中,空气对无人机的作用力与无人机对空气的作用力等大反向
2. 太极球是一种融合太极原理的健身运动项目,强调螺旋缠绕与内外协调的运动形态。一老年协会开展了该项“太极球”运动,如图所示,某次进行该项运动时,一老人半马步站立,手持太极球拍,球拍上放一橡胶太极球,舞动球拍,让小球在竖直面内始终不脱离球拍且做匀速圆周运动,关于此过程,以下说法正确的是( )
A. 太极球的机械能始终保持不变
B. 太极球所受的合力始终保持不变
C. 太极球在D处可能与球拍之间没有摩擦力
D. 太极球由A经过B到达C的过程中,先超重后失重
3. 如图所示,半径为R、圆心为O的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行, ab和 cd为该圆直径。∠aOc=60°,将一带电量为+q(q>0)的点电荷从a点移动到O点,电场力做功为W(W>0);若将该点电荷从c点移动到d点,电场力做功为4W,则该匀强电场的电场强度( )
A. 大小为 方向由a指向b
B. 大小为 方向由c指向d
C. 大小为 方向由a指向b
D. 大小为 方向由c指向d
4. 如图所示,倾角为θ=37°的斜面体固定在水平面上,质量mb=2kg的物体b置于斜面上,b与斜面的滑动摩擦因数为0.5,通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量ma=3.2kg的物体a相连接,连接b的一段细绳与斜面平行,现用一外力F作用于a,使a、b均静止在图示位置,绳子与竖直方向夹角也为θ=37°,外力F的大小、方向均可调节,最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 重力加速度g取 10m/s2, sin37°=0.6, cos37°=0.8,则外力F的最小值为( )
A. 19.2N B. 20.0N C. 24.0N D. 25.6N
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 2025年9月9日,我国在西昌卫星发射中心,成功将遥感四十五号卫星发射升空。如图为卫星发射过程的示意图,首先将卫星发射到低空圆轨道I,然后在 P 点实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ,轨道Ⅱ与预定圆轨道Ⅲ相切于Q点,在Q点再次变轨进入预设圆轨道III,下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅰ的机械能大于在轨道Ⅲ的机械能
B. 卫星在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
C. 卫星在轨道Ⅱ经过P 点的速度大于在轨道Ⅰ的速度
D. 卫星在轨道Ⅱ经过Q点的速度大于在轨道Ⅲ的速度
6. 如图所示,将一弹簧枪水平固定在风洞内距水平地面高度处,质量的小球以速度从弹簧枪枪口水平向右射出,小球在空中运动过程中始终受到水平向左的风力作用,风力大小恒为,小球落到地面上的A点,重力加速度g取10m/s2。以下说法正确的是( )
A. 小球做匀变速曲线运动
B. 小球在空中运动时间大于1s
C. A点与弹簧枪枪口水平距离为4m
D. 小球落地时的速度大小为13m/s
7. 如图所示,两个等量异种点电荷+Q、固定在同一条水平线上,其下方水平放置一足够长的光滑绝缘细杆,细杆上套着一个中间穿孔的小球P,其质量为m,电荷量为+q。将小球从点电荷+Q的正下方A点由静止释放,B点位于点电荷的正下方,取无穷远处电势为零,已知A点电势为φ,则( )
A. 小球运动至B点时速度大小为
B. 小球运动至B点时速度大小为
C. 小球将沿足够长绝缘细杆一直向右运动
D. 小球不能沿足够长绝缘细杆一直向右运动
8. 如图所示,三小球a、b、c的质量分别为m、2m、6m,放于光滑的水平面上,小球b、c中间的轻质弹簧此时为原长(弹簧与小球均没有连接,可以分离),小球c右侧有一固定挡板。现让小球a以速度v0向右运动,与小球b碰后黏在一起,a、b两小球碰撞时间极短,当ab整体向右运动速度为时撤去挡板,则( )
A. 此后的运动过程中弹簧的最大弹性势能为
B. 此后的运动过程中弹簧的最大弹性势能为
C. 此后的运动过程中小球c的最大速度为
D. 运动全过程中,弹簧的最大弹性势能可能为
三、非选择题: 共60分, 其中9、10、11 为填空题, 12、13为实验题, 14~16为计算题。
9. 图甲为一列简谐横波在t=0.4s时的波形图,P为平衡位置在x=0.7m处的质点,Q为平衡位置在x=1.2m处的质点;图乙为质点Q振动图像,则这列简谐横波沿x轴___________(选填“正”“负”)方向传播,从t=0.4s到t=0.6s,质点P通过的路程为___________m。
10. 位于x轴正半轴和负半轴有两个波源,t=0时刻的波形图如图所示,再经过2s两列波在P点相遇,两列波周期为___________s,从t=0时刻开始经过12s b处质点运动的路程为___________m。
11. 如图所示,光滑小球a、b的质量均为m,a、b均可视为质点,用长为l的刚性轻杆连接,竖直地紧靠光滑墙壁放置,b位于光滑水平地面上,a、b处于静止状态,重力加速度大小为g。现对b施加轻微扰动,使b开始沿水平面向右做直线运动,某时刻轻杆与竖直墙壁夹角为60°,则此时小球a、b的速度大小关系为_____,此过程中轻杆对小球b做的功为___________。
12. 用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系,请回答下列问题:
(1)细绳下端不挂槽码,将长木板右端用垫块垫起,轻推小车释放后,发现打点计时器打出的纸带点迹越来越稀疏,此时应将垫块向___________(请填“左”“右”)移动。
(2)第(1)小题操作的目的是___________。
(3)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个计时点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为___________m/s2(结果保留两位有效数字)。
13. 某实验小组用满偏电流且内阻的灵敏电流计和电动势分别为E=4.5V和E'=45V的电源等器材来制作多用电表,设计的电路图如图甲。已知该实验小组设计的多用电表的两个电流挡的量程分别为0~3mA和0~30mA,两个电压挡的量程分别为0~3V和0~15V,
(1)该多用电表的B表笔为___________(选填“红”“黑”)表笔。
(2)将开关S拨至2,正确操作后,将该多用电表串联接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为___________。
(3)电阻 _________
(4)将开关S拨至4,欧姆调零完成后,测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为___________。
14. 如图所示,质量分别为的物体A、B用跨过定滑轮的轻绳连接,其中物体A位于水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1,与滑轮距离足够;物体B带正电,带电量,位于倾角θ=30°的光滑绝缘斜面上,斜面上与物体B相距d=1.5m的C点下方存在沿斜面向上的匀强电场,电场强度大小为E=7000N/C。t=0时刻将物体B由静止释放,物体A、B视为质点,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物体B由静止释放后细绳对A的拉力大小;
(2)物体B到达C点时的速度大小;
(3)物体B从开始到第一次运动至最低点的过程中克服电场力做的功。
15. 如图所示,竖直面内光滑圆弧轨道最低点C与水平面平滑连接,圆弧轨道半径为R,圆心角60°,水平面上B点左侧光滑,右侧粗糙。一根轻弹簧放在水平面上,其左端连接在固定挡板上,右端自由伸长到B点。现将质量为m的物块放在水平面上,并向左压缩弹簧到位置A,由静止释放物块,物块被弹开后刚好不滑离圆弧轨道,物块与BC段间的动摩擦因数为0.5,BC段的长度也为R,重力加速度为g,物体视为质点。求:
(1)物块运动到圆弧轨道C点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块最终停下的位置离C点的距离;
(3)调整弹簧的压缩量,物块由静止释放恰能到达与O点等高的高度,则弹簧的最大弹性势能为多大。
16. 如图所示,质量mA=1kg的木板A静置在光滑水平面上,另一质量mB=2kg的带电小滑块以初速度v0=3m/s从左端冲上A,恰好不从A的右端掉落,A、B间动摩擦因数μ=0.2,A、B相对静止运动一段时间后,A与右侧平台碰撞,B冲上平台。平台与木板A上表面齐平,表面也光滑,平台上方PQ区域内存在大小方向水平向右的匀强电场,电场左边界P与平台左边缘对齐,质量mc=1kg的小滑块C静止在与P间距d=1.5m处,B、C间的碰撞均为弹性碰撞,当B、C即将发生第4次碰撞时,C恰好达到电场右边界Q。B、C均视为质点,小滑块B的带电量始终不变,其余物体均始终不带电,碰撞时间均极短,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)木板A的长度;
(2)B与C从第1 次碰后到第2次碰前的最大距离;
(3)C与电场右边界Q的距离。
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福建省高三资优生第一次联合阶段检测
物理试题
(考试时间: 150 分钟总分: 150 分)
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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. 2025年7月,我国自主研发的吨级以上电动垂直起降无人机首次实现远海石油平台物资运输飞行。如图所示,该无人机正在空中飞行,以下说法正确的是( )
A. 对该无人机进行姿态调整时,无人机可视为质点
B. 无人机从某地出发,运送完物资后返回出发点,此过程平均速率为零
C. 加速上升的过程中,空气对无人机的作用力等于其重力
D. 加速上升的过程中,空气对无人机的作用力与无人机对空气的作用力等大反向
【答案】D
【解析】
【详解】A.对该无人机进行姿态调整时,无人机的体积和形状不能忽略,无人机不可以看成质点,故A错误;
B.无人机从某地出发,运送完物资后返回出发点,此过程路程不为零,根据平均速率的定义可知平均速率不为零,故B错误;
C.加速上升的过程中,无人机处于超重状态,空气对无人机的作用力大于无人机的重力,故C错误;
D.空气对无人机的作用力与无人机对空气的作用力为一对相互作用力,大小相等,方向相反,故D正确。
故选D。
2. 太极球是一种融合太极原理的健身运动项目,强调螺旋缠绕与内外协调的运动形态。一老年协会开展了该项“太极球”运动,如图所示,某次进行该项运动时,一老人半马步站立,手持太极球拍,球拍上放一橡胶太极球,舞动球拍,让小球在竖直面内始终不脱离球拍且做匀速圆周运动,关于此过程,以下说法正确的是( )
A. 太极球的机械能始终保持不变
B. 太极球所受的合力始终保持不变
C. 太极球在D处可能与球拍之间没有摩擦力
D. 太极球由A经过B到达C的过程中,先超重后失重
【答案】C
【解析】
【详解】A.题意可知太极球在竖直平面内做匀速圆周运动,其动能不变,但重力势能改变,所以其机械能不是始终保持不变的,故A错误;
B.太极球在做匀速圆周运动的过程中,其所受的合力提供向心力,其大小不变,但方向改变,故B错误;
C.太极球在D处可能只受到重力和球拍弹力的作用,二力的合力可以提供太极球此时做匀速圆周运动所需的向心力,故球此时可能不受球拍的摩擦力作用,故C正确;
D.太极球做匀速圆周运动的过程中,其加速度大小不变,方向总是指向圆心。可知太极球由A到B的过程中,加速度有竖直向下的分加速度,处于失重状态;由B到C的过程中,加速度有竖直向上的分加速度,处于超重状态,所以太极球由A经过B到达C的过程中,太极球先处于失重状态后处于超重状态,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,半径为R、圆心为O的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行, ab和 cd为该圆直径。∠aOc=60°,将一带电量为+q(q>0)的点电荷从a点移动到O点,电场力做功为W(W>0);若将该点电荷从c点移动到d点,电场力做功为4W,则该匀强电场的电场强度( )
A. 大小为 方向由a指向b
B. 大小为 方向由c指向d
C. 大小为 方向由a指向b
D. 大小为 方向由c指向d
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知,若将该点电荷从Oc的中点e移动到O点,电场力做功也为W,故a点和e点电势相等,a、e两点所在直线为等势线,过a、e两点且与该圆垂直的平面为等势面,因将正点电荷从a点移动到O点电场力做正功,所以a点电势高于O点,匀强电场的电场强度方向由c指向d,将一带电量为+q(q>0)的点电荷从a点移动到O点,电场力做功为
解得,故选B。
4. 如图所示,倾角为θ=37°的斜面体固定在水平面上,质量mb=2kg的物体b置于斜面上,b与斜面的滑动摩擦因数为0.5,通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量ma=3.2kg的物体a相连接,连接b的一段细绳与斜面平行,现用一外力F作用于a,使a、b均静止在图示位置,绳子与竖直方向夹角也为θ=37°,外力F的大小、方向均可调节,最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 重力加速度g取 10m/s2, sin37°=0.6, cos37°=0.8,则外力F的最小值为( )
A. 19.2N B. 20.0N C. 24.0N D. 25.6N
【答案】B
【解析】
【详解】以物体a为对象,当外力F与绳子拉力方向垂直时,外力F具有最小值,则有
此时绳子拉力大小为
由于
可知此时物体b不能处于静止状态;以物体b为对象,根据平衡条件可知,绳子拉力最大值为
此时外力F具有最小值,以物体a为对象,有
故选B。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 2025年9月9日,我国在西昌卫星发射中心,成功将遥感四十五号卫星发射升空。如图为卫星发射过程的示意图,首先将卫星发射到低空圆轨道I,然后在 P 点实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ,轨道Ⅱ与预定圆轨道Ⅲ相切于Q点,在Q点再次变轨进入预设圆轨道III,下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅰ的机械能大于在轨道Ⅲ的机械能
B. 卫星在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
C. 卫星在轨道Ⅱ经过P 点的速度大于在轨道Ⅰ的速度
D. 卫星在轨道Ⅱ经过Q点的速度大于在轨道Ⅲ的速度
【答案】BC
【解析】
【详解】A.卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ,再变轨到轨道Ⅲ,每次变轨都需要点火加速,发动机对卫星做正功,卫星的机械能增加,所以卫星在轨道Ⅰ的机械能小于在轨道Ⅲ的机械能,故A错误;
B.根据开普勒第三定律
因轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅱ的半长轴,所以卫星在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道 Ⅱ 的运行周期,故B正确;
C.卫星在P点从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ,需要点火加速,使卫星做离心运动,所以卫星在轨道 Ⅱ经过P点的速度大于在轨道Ⅰ的速度,故C正确;
D.卫星在Q点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ,需要点火加速,使卫星做离心运动,所以卫星在轨道Ⅱ经过Q点的速度小于在轨道Ⅲ的速度,故D错误。
故选BC。
6. 如图所示,将一弹簧枪水平固定在风洞内距水平地面高度处,质量的小球以速度从弹簧枪枪口水平向右射出,小球在空中运动过程中始终受到水平向左的风力作用,风力大小恒为,小球落到地面上的A点,重力加速度g取10m/s2。以下说法正确的是( )
A. 小球做匀变速曲线运动
B. 小球在空中运动时间大于1s
C. A点与弹簧枪枪口水平距离为4m
D. 小球落地时的速度大小为13m/s
【答案】AC
【解析】
【详解】A.因为小球水平方向受到恒定的风力作用,竖直方向受重力作用,根据力的合成可知小球所受的合外力不变,与初速度不在同一条直线上,小球做匀变速曲线运动,故A正确;
B.小球在竖直方向做自由落体运动,根据
可知,落地所需时间,故B错误;
C.小球水平方向根据牛顿第二定律
解得,加速度大小为
小球在水平方向做匀减速运动的位移
解得,故C正确;
D.小球落地时水平方向速度
竖直方向速度
则小球落地时的速度大小为,故D错误。
故选AC。
7. 如图所示,两个等量异种点电荷+Q、固定在同一条水平线上,其下方水平放置一足够长的光滑绝缘细杆,细杆上套着一个中间穿孔的小球P,其质量为m,电荷量为+q。将小球从点电荷+Q的正下方A点由静止释放,B点位于点电荷的正下方,取无穷远处电势为零,已知A点电势为φ,则( )
A. 小球运动至B点时速度大小为
B. 小球运动至B点时速度大小为
C. 小球将沿足够长绝缘细杆一直向右运动
D. 小球不能沿足够长绝缘细杆一直向右运动
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.根据等量异种电荷的电势分布规律,如图所示
可知AO两点间的电势差等于OB两点间的电势差,A点电势为,且O点的电势为零,即
故
小球从A到B,根据动能定理有
解得,故A错误,B正确;
CD.小球在运动过程中,只有电场力做功,所以动能和电势能之和为定值,根据等量异种电荷的电势分布规律,可知O点右边的电势小于零,虽然小球过了B点,但电场力对小球做负功,又B点与右边无穷远处的电势差小于AB之间的电势差,所以克服电场力做的功小于从A到B电场力做的功,故小球速度不可能为零,则小球将沿足够长绝缘细杆一直向右运动,故C正确,D错误。
故选BC。
8. 如图所示,三小球a、b、c的质量分别为m、2m、6m,放于光滑的水平面上,小球b、c中间的轻质弹簧此时为原长(弹簧与小球均没有连接,可以分离),小球c右侧有一固定挡板。现让小球a以速度v0向右运动,与小球b碰后黏在一起,a、b两小球碰撞时间极短,当ab整体向右运动速度为时撤去挡板,则( )
A. 此后的运动过程中弹簧的最大弹性势能为
B. 此后的运动过程中弹簧的最大弹性势能为
C. 此后的运动过程中小球c的最大速度为
D. 运动全过程中,弹簧的最大弹性势能可能为
【答案】AC
【解析】
【详解】ABD.小球a、b碰后黏在一起,根据动量守恒有
可得小球a、b碰后黏在一起的速度为
撤去挡板后,当a、b、c速度相同时弹簧弹性势能最大,设a、b、c共同速度为,以a、b、c整体为研究对象,根据动量守恒定律
解得
根据能量守恒定律可得弹簧的最大弹性势能为
所以运动全过程中,弹簧的最大弹性势能不可能为,故A正确,BD错误;
C.当弹簧恢复原长时,小球的速度最大,根据动量守恒定律有
根据能量守恒有
联立解得小球c的最大速度为,故C正确。
故选AC。
三、非选择题: 共60分, 其中9、10、11 为填空题, 12、13为实验题, 14~16为计算题。
9. 图甲为一列简谐横波在t=0.4s时的波形图,P为平衡位置在x=0.7m处的质点,Q为平衡位置在x=1.2m处的质点;图乙为质点Q振动图像,则这列简谐横波沿x轴___________(选填“正”“负”)方向传播,从t=0.4s到t=0.6s,质点P通过的路程为___________m。
【答案】 ①. 负 ②. 0.1
【解析】
【详解】[1]由图乙可知,时质点处于平衡位置且向y轴正方向振动,则根据“同侧法”可知这列简谐横波沿x轴负方向传播。
[2] 由图甲可知,这列简谐横波的振幅为
由图乙可知,这列简谐横波的周期为
从t=0.4s到t=0.6s时间内的时间间隔为
则质点P通过的路程为
10. 位于x轴正半轴和负半轴有两个波源,t=0时刻的波形图如图所示,再经过2s两列波在P点相遇,两列波周期为___________s,从t=0时刻开始经过12s b处质点运动的路程为___________m。
【答案】 ①. 8 ②. 0.6
【解析】
【详解】[1]再经过2s两列波在P点相遇,波速为
由图可知波长为1m,两列波周期为
[2]向左传播的波传播到b点的时间
这段时间内b点运动的路程
两列波在b点相遇后,b点的振动减弱,合振幅为零,所以从t=0时刻开始经过12s b处质点运动的路程为
11. 如图所示,光滑小球a、b的质量均为m,a、b均可视为质点,用长为l的刚性轻杆连接,竖直地紧靠光滑墙壁放置,b位于光滑水平地面上,a、b处于静止状态,重力加速度大小为g。现对b施加轻微扰动,使b开始沿水平面向右做直线运动,某时刻轻杆与竖直墙壁夹角为60°,则此时小球a、b的速度大小关系为_____,此过程中轻杆对小球b做的功为___________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]如图
轻杆滑动过程中,沿杆方向的速度大小相等,轻杆与竖直墙壁夹角为,则
某时刻轻杆与竖直墙壁夹角为60°,则此时小球a、b的速度大小关系为
[2]根据机械能守恒可得
解得
由动能定理可得轻杆对小球b做的功为
12. 用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系,请回答下列问题:
(1)细绳下端不挂槽码,将长木板右端用垫块垫起,轻推小车释放后,发现打点计时器打出的纸带点迹越来越稀疏,此时应将垫块向___________(请填“左”“右”)移动。
(2)第(1)小题操作的目的是___________。
(3)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个计时点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为___________m/s2(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)右 (2)平衡摩擦力
(3)0.81
【解析】
【小问1详解】
由题知,轻推小车释放后,发现打点计时器打出的纸带点迹越来越稀疏,说明小车在加速,即木板与水平桌面之间的倾角较大,故应减小倾角,所以此时应将垫块向右移动。
【小问2详解】
第(1)小题操作的目的是平衡摩擦力,使小车所受重力沿木板方向的分力与摩擦力平衡,这样细绳的拉力等于小车所受的合力。
【小问3详解】
由题知,交流电的频率为50Hz,且相邻两计数点间还有四个计时点没有画出,则相邻计数点的时间为
根据逐差法,可得加速度的大小为
13. 某实验小组用满偏电流且内阻的灵敏电流计和电动势分别为E=4.5V和E'=45V的电源等器材来制作多用电表,设计的电路图如图甲。已知该实验小组设计的多用电表的两个电流挡的量程分别为0~3mA和0~30mA,两个电压挡的量程分别为0~3V和0~15V,
(1)该多用电表的B表笔为___________(选填“红”“黑”)表笔。
(2)将开关S拨至2,正确操作后,将该多用电表串联接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为___________。
(3)电阻 _________
(4)将开关S拨至4,欧姆调零完成后,测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为___________。
【答案】(1)黑 (2)2.00mA
(3)990 (4)7500
【解析】
【小问1详解】
电流方向与接线柱(表笔)颜色的对应关系:对电表来说都是红进黑出,结合图中电表内所接的电源正负极,可判断出多用电表的B表笔应为黑表笔。
【小问2详解】
将开关S拨至2,选择的功能为多用电表的0~3mA量程的电流表,指针指在表盘的“20”位置上,表盘上每一小格代表0.1mA,应读到下一位即0.01mA,所以电表读数为2.00mA。
【小问3详解】
将开关S拨至2,选择的功能为多用电表的0~3mA量程的电流表,设电流表的内阻为,根据欧姆定律
解得
S接5时为量程为0~3V的电压表,根据欧姆定律
解得
【小问4详解】
将开关S拨至4,所选电源电动势,电流表的量程为0~3mA,欧姆调零完成后,电流表示数为满偏示数,根据闭合电路欧姆定律可知该挡位下多用电表的总内阻为
测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为
14. 如图所示,质量分别为的物体A、B用跨过定滑轮的轻绳连接,其中物体A位于水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1,与滑轮距离足够;物体B带正电,带电量,位于倾角θ=30°的光滑绝缘斜面上,斜面上与物体B相距d=1.5m的C点下方存在沿斜面向上的匀强电场,电场强度大小为E=7000N/C。t=0时刻将物体B由静止释放,物体A、B视为质点,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物体B由静止释放后细绳对A的拉力大小;
(2)物体B到达C点时的速度大小;
(3)物体B从开始到第一次运动至最低点的过程中克服电场力做的功。
【答案】(1)0.8N
(2)3m/s (3)6.3J
【解析】
【小问1详解】
物体A与水平面的滑动摩擦力
设物体B由静止释放后细绳对A的拉力大小为,对B由牛顿第二定律得
对A由牛顿第二定律得
解得,
【小问2详解】
当物体B到达C点时
代入数据得
【小问3详解】
B冲入电场后,假设绳子松弛,则对B物体有
代入数据得
对A物体有
代入数据得
由于
所以B物体减速得更快,绳子松弛,假设成立,B物体运动到最低点的过程中,由速度—位移公式有
再根据功的公式得
代入数据得
15. 如图所示,竖直面内光滑圆弧轨道最低点C与水平面平滑连接,圆弧轨道半径为R,圆心角60°,水平面上B点左侧光滑,右侧粗糙。一根轻弹簧放在水平面上,其左端连接在固定挡板上,右端自由伸长到B点。现将质量为m的物块放在水平面上,并向左压缩弹簧到位置A,由静止释放物块,物块被弹开后刚好不滑离圆弧轨道,物块与BC段间的动摩擦因数为0.5,BC段的长度也为R,重力加速度为g,物体视为质点。求:
(1)物块运动到圆弧轨道C点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块最终停下的位置离C点的距离;
(3)调整弹簧的压缩量,物块由静止释放恰能到达与O点等高的高度,则弹簧的最大弹性势能为多大。
【答案】(1)
(2)R (3)
【解析】
【小问1详解】
设物块第一次到达C点时的速度为v1,物块刚好能到达D点时速度为零,物块从C点运动到D点的过程,由机械能守恒定律得
解得
物块在C点时,由牛顿第二定律得
解得轨道对物块的支持力大小
【小问2详解】
设物块第一次从C点返回直到停止运动,在BC段上运动的路程为s,对物块运动的整个过程,根据能量守恒定律得
解得
因此,物块刚好停在B点,离C点的距离为R。
【小问3详解】
设物块运动到D点的速度为vD,压缩弹簧时,弹簧的最大弹性势能为,物块离开D点后做斜抛运动,在D点竖直方向的分速度为
从D点到最高点的过程,有
则得
根据能量守恒定律得
可得
16. 如图所示,质量mA=1kg的木板A静置在光滑水平面上,另一质量mB=2kg的带电小滑块以初速度v0=3m/s从左端冲上A,恰好不从A的右端掉落,A、B间动摩擦因数μ=0.2,A、B相对静止运动一段时间后,A与右侧平台碰撞,B冲上平台。平台与木板A上表面齐平,表面也光滑,平台上方PQ区域内存在大小方向水平向右的匀强电场,电场左边界P与平台左边缘对齐,质量mc=1kg的小滑块C静止在与P间距d=1.5m处,B、C间的碰撞均为弹性碰撞,当B、C即将发生第4次碰撞时,C恰好达到电场右边界Q。B、C均视为质点,小滑块B的带电量始终不变,其余物体均始终不带电,碰撞时间均极短,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)木板A的长度;
(2)B与C从第1 次碰后到第2次碰前的最大距离;
(3)C与电场右边界Q的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对B受力分析,牛顿第二定律
解得
对A受力分析,牛顿第二定律
解得
B恰好不从 A 的右端掉落,即共速时刚好走到A右端,设经过时间共速,有
解得
解得
【小问2详解】
对B受力分析,牛顿第二定律
解得
B、C碰撞前匀加速运动,设碰撞前速度为,
解得
B、C弹性碰撞,动量守恒
机械能守恒
解得第一次碰撞后B、C速度分别为,
碰撞后B加速运动,C匀速运动,共速时相距最远,设经过时间共速,有
解得
最远距离为
【小问3详解】
设经过时间第二次碰撞
解得
第一次碰撞到第二次碰撞C位移
第二次碰撞前B、C的速度分别为,
第二次B、C弹性碰撞,动量守恒
机械能守恒
解得第二次碰撞后B、C速度分别为,
设经过时间第三次碰撞
解得
第二次碰撞到第三次碰撞C位移
第三次碰撞前B、C的速度分别为,
第三次B、C弹性碰撞,动量守恒
机械能守恒
解得第三次碰撞后B、C速度分别为,
设经过时间即将第四次碰撞
解得
第三次碰撞到即将第四次碰撞前C位移
C起始位置与电场右边界Q的距离为
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