内容正文:
高2024级高二下学期开学见面考物理试卷
(考试时间75分钟,满分100分)
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、班级、考场/座位号在答题卡上填写清楚。并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号及科目,在规定的位置贴好条形码。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每题给出的四个选项中,第1~7题只有一个选项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多个选项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?
A. 电阻定律 B. 库仑定律
C. 欧姆定律 D. 能量守恒定律
【答案】D
【解析】
【详解】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程.
2. 跳水运动一直是我国传统的优势体育项目,我们的国家跳水队享有“梦之队”的赞誉。在某次训练中,跳水运动员在跳台上由静止开始竖直落下,进入水中后在水中做减速运动,速度减为零时并未到达池底。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 运动员在空中运动时,其动量变化量大于重力的冲量
B. 运动员从刚进入水中到速度减为零的过程中,其重力的冲量等于水的作用力的冲量
C. 运动员从开始下落到速度减为零的过程中,其动量的改变量等于水的作用力的冲量
D. 运动员从开始下落到速度减为零的过程中,其重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向
【答案】D
【解析】
【详解】A.运动员在空中运动过程中只受重力作用,根据动量定理可知运动员在空中动量的改变量等于重力的冲量,故A错误;
B.运动员在水中运动过程中受到重力和水对他的作用力,动量的变化向上,则其重力的冲量小于水的作用力的冲量,故B错误;
C.整个过程根据动量定理可得I=m△v=0,故运动员整个向下运动过程中合外力的冲量为零,故C错误;
D.整个过程根据动量定理可得
I=IG+IF=m△v=0
所以
IG=-IF
即运动员整个运动过程中重力冲量与水的作用力的冲量等大反向,故D正确;
故选D。
3. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动,内阻不计。转轴位于线圈平面内,并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示,则( )
A. 该交变电流频率是0.4Hz
B. 计时起点,线圈恰好与中性面重合
C. t=0.1s时,穿过线圈平面的磁通量最大
D. 该交变电动势瞬时值表达式是e=cos5πt(V)
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.由图可知电压随着时间变化的周期为,故频率为
故A错误;
B.计时起点,电动势最大,所以此时磁通量为0,线圈和中性面垂直,故B错误;
C.t=0.1s时,电动势为0,穿过线圈平面的磁通量最大,故C正确;
D.该交变电动势最大值为,角速度
又从垂直中性面开始计时,所以电动势瞬时值表达式是
故D错误;
故选择:C。
4. 裸臀鱼是生活在尼日尔河的一种鱼类,它能在其周围产生电场用于探测周围环境。如图所示为裸臀鱼周围的电场线分布示意图(可等效为等量异种电荷的电场),A、B是裸臀鱼的头部和尾部连线上的点,O为连线的中点,Q、S为连线中垂线上的点,下列说法正确的是( )
A. M、N、P三点中,P点的电场强度最强
B. Q点的电势比S点的电势高
C. 带负电的粒子不可能只在电场力作用下从N点虚线运动到M点
D. 若将一个带负电的粒子分别放在N点和P点,在P点时粒子的电势能更大
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线越密集的地方电场强度越大,故M、N、P三点中,M点的电场强度最强,故A错误;
B.Q、S为连线中垂线上的点,电势均为零,故B错误;
C.若粒子从N点虚线运动到M点,粒子做曲线运动,轨迹向力的方向弯曲,由于带负电的粒子受到的电场力与电场强度方向相反,而电场强度方向为电场线的切线方向,所以带负电的粒子不可能只在电场力作用下从N点虚线运动到M点,故C正确;
D.沿电场线方向电势降低,故N点电势小于P点电势,负电荷在电势大的地方电势能小,所以粒子在P点时电势能更小,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,边长L=0.2m的正方形金属线框abcd下方存在一个宽度也为L的匀强磁场区域,磁场边界水平,磁场方向垂直纸面向里。初始时,线框ab边距磁场上边界高度为h。将线框由静止释放,线框ab边进入磁场后立即开始做匀速运动。已知线框的质量为m=0.1kg,电阻为R=0.2Ω,磁感应强度大小B=1T,重力加速度大小g取10m/s2,线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 线框ab边刚进入磁场时,线框中的电流方向为adcba
B. 线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为0.4J
C. 线框ab边进入磁场时的速度大小为2m/s
D. 线框进入磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量为0.1C
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据右手定则可知,线框ab边刚进入磁场时,线框中的电流方向为abcda,故A错误;
B.线框穿过磁场的过程中,根据能量守恒定律,有,故B正确;
C.设线框ab边进入磁场时的速度大小为v1,根据平衡条件,有,
解得,故C错误;
D.线框进入磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量为,故D错误。
故选B。
6. 随着应用场景的不断增多,智能手机已成为我们日常生活中不可或缺的工具。某品牌智能手机的电池容量为6000mA·h,手机正常使用时的工作电压为3.7V,工作电流为300mA。使用时为了保护电池,当电池剩余容量为总容量的5%时,手机会显示电量为0%,并强制关机。已知该手机适配的充电器输出电流为5A。下列说法正确的是( )
A. mA·h是能量单位
B. 该手机充满电时电池储存的电能为22.2W·h
C. 该手机满电可正常使用20小时
D. 理想状态下,该手机从显示电量0%到充满电需要1.2小时
【答案】B
【解析】
【详解】A.mA·h(毫安时)是电荷量单位,表示电流与时间的乘积,A错误。
B.电池储存电能公式为 ,其中 为容量(单位:A·h), 为电压(单位:V)。6000mA·h = 6 A·h,,B正确。
C.实际可用容量为总容量的95%(因剩余5%时关机),即
使用时间 ,非20小时,C错误。
D.显示电量0%时,实际剩余容量为5%,需充入95%容量,即
充电电流5A = 5000mA,充电时间 ,非1.2小时,D错误。
故选B。
7. 如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框CDEF从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。规定逆时针为线框中电流的正方向。则线框中的电流i,E、F两端的电势差UEF随x的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.当x在0~a范围内时,线框进入磁场,此时EF切割磁感线产生的感应电动势大小为
则回路中感应电流大小恒定,并且根据右手定则可知,此时E点电势高于F点电势,回路中电流的方向为逆时针,即电流为正,电流大小为,故AB错误;
CD.由以上分析可得,x在0~a范围内时,E、F两端的电势差为
x在a~2a范围内时,线框全部在磁场中运动,此时回路中磁通量不变,感应电流为零,但EF、DC都切割磁感线产生的感应电动势大小相等,大小为
所以E、F两端的电势差为
x在2a~3a范围内时,线框离开磁场,此时DC切割磁感线产生的感应电动势大小为
根据右手定则可知此时E点电势仍高于F点电势,根据闭合电路欧姆定律可得回路中感应电流,方向为顺时针,电流大小为
所以E、F两端的电势差为,故C正确,D错误。
故选C。
8. 某物理兴趣小组利用电容器知识,设计了一个电容式控制装置,用于自动关闭输液阀门。原理如图所示,电容器两极板紧贴塑料输液管壁,初始时管内充满非导电液体。液体输送完毕后,管内介质由非导电液体变为空气,介电常数减小,电容器的电容值改变,触发控制电路自动关闭输液阀门。以下说法正确的是( )
A. 液体输送完前后,电容器两端电压不变
B. 液体输送完毕后,电容器所带电荷量增加
C. 稳定输送液体时,电阻R中有从a流向b的电流
D. 液体要输送完时,管内液面下降,电阻R中有从b流向a的电流
【答案】AD
【解析】
【详解】A.液体输送完前后,电容器两端电压不变,故A正确;
BD.液体输送完毕后,管内介质由非导电液体变为空气,介电常数减小,电容器的电容值变小,则由,电压不变,则电容器电荷量减少,即电容器放电,放电电流通过电阻R时方向从b流向a,故B错误,D正确;
C.稳定输送液体时,认为介电常数不变,电容器的电容值不变,电容器电荷量不变,即无充电电流,故C错误。
故选AD。
9. 重离子治疗仪利用质子或重离子形成的粒子射线进行疾病治疗。其系统设备由离子源、回旋加速器和偏转系统组成。其中回旋加速器的原理如图所示。现用回旋加速器分别加速静止的氘核和氦核,不计电场中的加速时间,下列说法中正确的是( )
A. 由图可知磁场垂直纸面向外
B. 两种粒子被加速的最大速率相同
C. 氘核在加速器中被加速的次数更多
D. 两种粒子加速时所用交流电源的周期相同
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据安培左手定则可知磁场垂直纸面向里,故A错误;
B.当粒子从加速器出来时,速度最大,根据洛伦兹力提供向心力,有
可得最大速度,所以两种粒子被加速的最大速率相同,故B正确;
C.令粒子在狭缝中加速次数为n,则粒子离开时的最大动能
根据动能定理,有
解得
氘核和氦核的比荷相等,则氘核和氦核的加速次数之比为1:1,故C错误;
D.为了保证带电粒子每次进入电场都能被加速,交流电源的周期应该与带电粒子在磁场中运动周期相同。由洛伦兹力提供向心力有
周期为
可得
所以氘核和氦核的在磁场运动周期比为1:1。由
所以交流电源的频率,故D正确。
故选BD。
10. 在竖直面内存在一方向未知、范围足够大的匀强电场,以竖直向上为y轴正方向,水平向右为x轴正方向建立平面直角坐标系。电场中水平方向和竖直方向上的电势变化如图所示。现有一质量m=0.06kg,电荷量q=+2×10-3C的带电小球从坐标原点O由静止释放(重力加速度g取10m/s2),下列说法正确的是( )
A. 释放后小球将做匀变速直线运动
B. 坐标(3cm,3cm)的电势为-18V
C. 小球位移为10cm时,电场力做功为0.08J
D. 小球运动过程中动能和电势能之和减小
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.根据匀强电场的公式
沿x轴方向的电场强度分量为
沿y轴方向的电场强度分量为
所以合电场强度为
电场强度的方向与x轴的夹角为,有
小球在空间中受到大小恒定的静电力与重力的共同作用,合力恒定但不为0,会做初速度为0的匀变速直线运动,故A正确;
B.根据图像可知原点处的电势为
根据以上图像,设原点与坐标点的连线(图中虚线)与电场线的夹角为,坐标点电势的为,则有
其中
可解得,故B正确;
C.对小球进行受力分析,根据计算可知重力
静电力大小为,如下图所示
讲静电力沿x轴和y轴分解,y轴方向合力为0,所以合力沿x轴方向,小球也会沿x轴做匀加速运动。
所以当小球位移时,静电力做功为,故C正确;
D.小球运动的过程中动能、电势能与重力势能的和守恒,由于小球沿水平方向运动,重力势能是不变的,所以动能与电势能的和不变,故D错误。
故选ABC。
二、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. 某同学用多用电表的欧姆挡测未知电阻,操作步骤如下:
①测量电阻并读出读数
②将多用电表选择开关置于欧姆挡的合适挡位
③将红、黑表笔短接
④将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡
⑤调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆
(1)该操作的正确顺序为( )
A. ①②③④⑤ B. ②③⑤①④ C. ②①③⑤④ D. ②⑤①③④
(2)该同学采用欧姆挡“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转角度过小,此时应选______(选填“×1”或“×100”)挡,重新欧姆调零后进行测量,按照正确的操作后,指针位置如图所示,该电阻的阻值为______Ω。
【答案】(1)B (2) ①. ×100 ②. 800
【解析】
【小问1详解】
多用电表使用前要进行机械调零,然后选择开关置于欧姆挡的合适挡位,红黑表笔短接进行欧姆调零,测电阻并读数,之后将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡,故正确的操作顺序为②③⑤①④。
故选B。
【小问2详解】
[1]该同学采用欧姆挡“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转角度过小,说明待测电阻阻值较大,此时应换大倍率,故选×100挡;
[2]欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积,所以所测电阻的阻值为
12. 某物理兴趣小组用铜片和锌片间隔一定距离插入柠檬中做了一个水果电池,通过查阅资料得知该类型水果电池的电动势大约为0.8V~1.2V,内阻大约为800Ω~1500Ω。为了进一步测量水果电池的电动势和内阻,他们将3个类似的水果电池串联成一个电池组,在实验室找了如下器材进行实验:
电压表V(量程0~3V,内阻约为3kΩ)
电流表A1(量程0~1mA,内阻约为5Ω)
电流表A2(量程0~10mA,内阻约为1Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)
电键、导线若干
(1)实验时,电流表应选_______(选填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选_______(选填“R1”或“R2”)。
(2)为了减小误差,他们应选择如图_______(选填“甲”或“乙”)所示的电路进行实验。
(3)按所选电路进行实验,得到多组电流表的示数I和对应的电压表示数U,以U为纵坐标,I为横坐标将得到的数据进行描点,连线后得到一条倾斜直线,如图丙所示,由图像得出电池组的电动势E=_______V,内阻r=_______kΩ。
【答案】(1) ①. A1 ②. R2
(2)乙 (3) ①. 3.0 ②. 3.0
【解析】
【小问1详解】
[1]由题可知,电路中的最大电流为
电流表选择即可;
[2]由于电源的内阻较大,电路中滑动变阻器采用限流接法,为获取更多的实验数据,应选择规格较大的滑动变阻器。
【小问2详解】
结合上述分析可知,由于电源内阻较大,应采用相对于电源的电流表的内接法,故选择电路图乙。
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
结合图像可知,电源的电动势
电源的内阻
三、计算题:本题共3题,第13题10分,第14题12分,第15题16分,共38分,解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为E1,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动、再由O点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。
(1)粒子带正电还是负电?求粒子的比荷。
(2)求O点到P点的距离。
【答案】(1)正电,
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据在区域III中的粒子运动轨迹,粒子应带正电荷。
在区域I粒子加速,有
在区域II中做匀速直线运动,受力平衡,有公式
联立可得
【小问2详解】
在区域III中由洛伦兹力充当向心力,做圆周运动,即
可解得
所以,OP间距离为
14. 如图所示,质量M=3kg的小车静止在光滑的水平地面上,车的上表面由水平面BD和光滑的四分之一圆弧面AB组成,圆弧的半径为R=2.4m,圆弧面的最低点B与水平面相切。水平面右侧有一固定挡板,轻弹簧放在水平面上,右端与挡板连接,左侧自由端位于C点,水平面CD段光滑,BC段粗糙,BC段长度为3.6m。一个质量m=1kg的小滑块(视为质点),在圆弧面的最高点A由静止释放。已知滑块与水平面BC段间的动摩擦因数=0.2,重力加速度取 g=10m/s2。求:
(1)滑块第一次滑到B点时,滑块和小车的速度分别为多大;
(2)滑块第一次滑到C点时,求滑块相对于地面的水平总位移。
【答案】(1)6m/s,2m/s
(2)4.5m,方向水平向右
【解析】
【小问1详解】
设滑块第一次滑到B点时滑块和小车的速度大小分别为,车和滑块组成的系统不受水平外力,因此系统水平方向动量守恒,因此有
根据机械能守恒定律得
解得,
【小问2详解】
车和滑块组成的系统水平方向动量守恒,且初始时刻系统水平动量为0,故系统水平动量始终为0。
设滑块第一次滑到C点时向右运动的对地位移大小为,同时间段内小车向左运动的位移大小为。
根据人船模型有
滑块和小车的水平相对位移为A、C之间的水平距离,故有
联立解得
滑块相对于地面的总水平位移为4.5m,方向水平向右
15. 如图所示,宽度L=1m、足够长的平行金属导轨固定在水平面上,质量m=0.1kg的金属杆P垂直导轨放置,通过绝缘细绳和定滑轮连接一个质量也为m的物块Q。垂直导轨平面存在一方向竖直向下,大小B=0.5T的匀强磁场。某时刻由静止开始释放金属杆P,运动过程中金属杆P始终与导轨垂直,绝缘细绳始终水平。已知连接在导轨两端的电阻R=3.0Ω,金属杆接入电路部分的电阻r=1.0Ω,其余部分电阻不计,导轨与金属杆间的动摩擦因数µ=0.5,其余摩擦不计,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)金属杆P最终的速度大小vm;
(2)当金属杆P的位移x=8m时,求通过电阻R的电荷量q;
(3)当金属杆P的速度v=4m/s时,求金属杆P的加速度a。
【答案】(1)8m/s
(2)1C (3)1.25m/s2,方向水平向右
【解析】
【小问1详解】
金属杆P运动时切割磁感线会产生感应电动势,设速度为v,则有
回路中的电流为
受到的安培力为
对金属杆P和物块Q受力分析,有
当加速度为0时,速度最大,代入数据可得最大速度为
【小问2详解】
通过金属杆P的电荷量大小为
其中
所以
【小问3详解】
根据第2小问列出的P与Q的牛二定律公式
代入
可解得,方向水平向右。
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高2024级高二下学期开学见面考物理试卷
(考试时间75分钟,满分100分)
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、班级、考场/座位号在答题卡上填写清楚。并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号及科目,在规定的位置贴好条形码。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每题给出的四个选项中,第1~7题只有一个选项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多个选项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?
A. 电阻定律 B. 库仑定律
C. 欧姆定律 D. 能量守恒定律
2. 跳水运动一直是我国传统的优势体育项目,我们的国家跳水队享有“梦之队”的赞誉。在某次训练中,跳水运动员在跳台上由静止开始竖直落下,进入水中后在水中做减速运动,速度减为零时并未到达池底。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 运动员在空中运动时,其动量变化量大于重力的冲量
B. 运动员从刚进入水中到速度减为零的过程中,其重力的冲量等于水的作用力的冲量
C. 运动员从开始下落到速度减为零的过程中,其动量的改变量等于水的作用力的冲量
D. 运动员从开始下落到速度减为零的过程中,其重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向
3. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动,内阻不计。转轴位于线圈平面内,并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示,则( )
A. 该交变电流频率是0.4Hz
B. 计时起点,线圈恰好与中性面重合
C. t=0.1s时,穿过线圈平面的磁通量最大
D. 该交变电动势瞬时值表达式是e=cos5πt(V)
4. 裸臀鱼是生活在尼日尔河的一种鱼类,它能在其周围产生电场用于探测周围环境。如图所示为裸臀鱼周围的电场线分布示意图(可等效为等量异种电荷的电场),A、B是裸臀鱼的头部和尾部连线上的点,O为连线的中点,Q、S为连线中垂线上的点,下列说法正确的是( )
A. M、N、P三点中,P点的电场强度最强
B. Q点的电势比S点的电势高
C. 带负电的粒子不可能只在电场力作用下从N点虚线运动到M点
D. 若将一个带负电的粒子分别放在N点和P点,在P点时粒子的电势能更大
5. 如图所示,边长L=0.2m的正方形金属线框abcd下方存在一个宽度也为L的匀强磁场区域,磁场边界水平,磁场方向垂直纸面向里。初始时,线框ab边距磁场上边界高度为h。将线框由静止释放,线框ab边进入磁场后立即开始做匀速运动。已知线框的质量为m=0.1kg,电阻为R=0.2Ω,磁感应强度大小B=1T,重力加速度大小g取10m/s2,线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 线框ab边刚进入磁场时,线框中的电流方向为adcba
B. 线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为0.4J
C. 线框ab边进入磁场时的速度大小为2m/s
D. 线框进入磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量为0.1C
6. 随着应用场景的不断增多,智能手机已成为我们日常生活中不可或缺的工具。某品牌智能手机的电池容量为6000mA·h,手机正常使用时的工作电压为3.7V,工作电流为300mA。使用时为了保护电池,当电池剩余容量为总容量的5%时,手机会显示电量为0%,并强制关机。已知该手机适配的充电器输出电流为5A。下列说法正确的是( )
A. mA·h是能量单位
B. 该手机充满电时电池储存的电能为22.2W·h
C. 该手机满电可正常使用20小时
D. 理想状态下,该手机从显示电量0%到充满电需要1.2小时
7. 如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框CDEF从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。规定逆时针为线框中电流的正方向。则线框中的电流i,E、F两端的电势差UEF随x的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 某物理兴趣小组利用电容器知识,设计了一个电容式控制装置,用于自动关闭输液阀门。原理如图所示,电容器两极板紧贴塑料输液管壁,初始时管内充满非导电液体。液体输送完毕后,管内介质由非导电液体变为空气,介电常数减小,电容器的电容值改变,触发控制电路自动关闭输液阀门。以下说法正确的是( )
A. 液体输送完前后,电容器两端电压不变
B. 液体输送完毕后,电容器所带电荷量增加
C. 稳定输送液体时,电阻R中有从a流向b的电流
D. 液体要输送完时,管内液面下降,电阻R中有从b流向a的电流
9. 重离子治疗仪利用质子或重离子形成的粒子射线进行疾病治疗。其系统设备由离子源、回旋加速器和偏转系统组成。其中回旋加速器的原理如图所示。现用回旋加速器分别加速静止的氘核和氦核,不计电场中的加速时间,下列说法中正确的是( )
A. 由图可知磁场垂直纸面向外
B. 两种粒子被加速的最大速率相同
C. 氘核在加速器中被加速的次数更多
D. 两种粒子加速时所用交流电源的周期相同
10. 在竖直面内存在一方向未知、范围足够大的匀强电场,以竖直向上为y轴正方向,水平向右为x轴正方向建立平面直角坐标系。电场中水平方向和竖直方向上的电势变化如图所示。现有一质量m=0.06kg,电荷量q=+2×10-3C的带电小球从坐标原点O由静止释放(重力加速度g取10m/s2),下列说法正确的是( )
A. 释放后小球将做匀变速直线运动
B. 坐标(3cm,3cm)的电势为-18V
C. 小球位移为10cm时,电场力做功为0.08J
D. 小球运动过程中动能和电势能之和减小
二、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. 某同学用多用电表的欧姆挡测未知电阻,操作步骤如下:
①测量电阻并读出读数
②将多用电表选择开关置于欧姆挡的合适挡位
③将红、黑表笔短接
④将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡
⑤调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆
(1)该操作的正确顺序为( )
A. ①②③④⑤ B. ②③⑤①④ C. ②①③⑤④ D. ②⑤①③④
(2)该同学采用欧姆挡“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转角度过小,此时应选______(选填“×1”或“×100”)挡,重新欧姆调零后进行测量,按照正确的操作后,指针位置如图所示,该电阻的阻值为______Ω。
12. 某物理兴趣小组用铜片和锌片间隔一定距离插入柠檬中做了一个水果电池,通过查阅资料得知该类型水果电池的电动势大约为0.8V~1.2V,内阻大约为800Ω~1500Ω。为了进一步测量水果电池的电动势和内阻,他们将3个类似的水果电池串联成一个电池组,在实验室找了如下器材进行实验:
电压表V(量程0~3V,内阻约为3kΩ)
电流表A1(量程0~1mA,内阻约为5Ω)
电流表A2(量程0~10mA,内阻约为1Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)
电键、导线若干
(1)实验时,电流表应选_______(选填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选_______(选填“R1”或“R2”)。
(2)为了减小误差,他们应选择如图_______(选填“甲”或“乙”)所示的电路进行实验。
(3)按所选电路进行实验,得到多组电流表的示数I和对应的电压表示数U,以U为纵坐标,I为横坐标将得到的数据进行描点,连线后得到一条倾斜直线,如图丙所示,由图像得出电池组的电动势E=_______V,内阻r=_______kΩ。
三、计算题:本题共3题,第13题10分,第14题12分,第15题16分,共38分,解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为E1,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动、再由O点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。
(1)粒子带正电还是负电?求粒子的比荷。
(2)求O点到P点的距离。
14. 如图所示,质量M=3kg的小车静止在光滑的水平地面上,车的上表面由水平面BD和光滑的四分之一圆弧面AB组成,圆弧的半径为R=2.4m,圆弧面的最低点B与水平面相切。水平面右侧有一固定挡板,轻弹簧放在水平面上,右端与挡板连接,左侧自由端位于C点,水平面CD段光滑,BC段粗糙,BC段长度为3.6m。一个质量m=1kg的小滑块(视为质点),在圆弧面的最高点A由静止释放。已知滑块与水平面BC段间的动摩擦因数=0.2,重力加速度取 g=10m/s2。求:
(1)滑块第一次滑到B点时,滑块和小车的速度分别为多大;
(2)滑块第一次滑到C点时,求滑块相对于地面的水平总位移。
15. 如图所示,宽度L=1m、足够长的平行金属导轨固定在水平面上,质量m=0.1kg的金属杆P垂直导轨放置,通过绝缘细绳和定滑轮连接一个质量也为m的物块Q。垂直导轨平面存在一方向竖直向下,大小B=0.5T的匀强磁场。某时刻由静止开始释放金属杆P,运动过程中金属杆P始终与导轨垂直,绝缘细绳始终水平。已知连接在导轨两端的电阻R=3.0Ω,金属杆接入电路部分的电阻r=1.0Ω,其余部分电阻不计,导轨与金属杆间的动摩擦因数µ=0.5,其余摩擦不计,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)金属杆P最终的速度大小vm;
(2)当金属杆P的位移x=8m时,求通过电阻R的电荷量q;
(3)当金属杆P的速度v=4m/s时,求金属杆P的加速度a。
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