内容正文:
武汉市2026届高中毕业生三月调研考试
物理试卷
本试题卷共6页,15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7题只有一项符合题目要求,第8∼10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 考古界常用碳14()测年技术来鉴定文物,已知的衰变方程为,下列说法正确的是( )
A. 上述方程中为 B. 衰变过程质量数不守恒
C. 的半衰期随温度的升高而缩短 D. 文物中的含量越低,其年代越久远
【答案】D
【解析】
【详解】A.核反应满足电荷数守恒、质量数守恒,计算得X的质量数为,电荷数为,故X为电子,不是中子,故A错误;
B.核反应过程中质量数(核子总数)守恒,衰变存在质量亏损但质量数不变,故B错误;
C.半衰期是放射性元素原子核的固有属性,与温度、压强等外界环境无关,故C错误;
D.会随时间不断衰变,含量随时间逐渐降低,因此文物中含量越低,说明衰变时间越长,年代越久远,故D正确。
故选D。
2. 超级充电站是一种高功率充电设施,用于为新能源汽车提供快速充电服务。其结构可简化为如图所示的电路,理想变压器输入端电压为,输出电压为1000V,单桩功率为350kW,下列说法正确的是( )
A. 变压器原副线圈的匝数比为
B. 变压器输入端电压的有效值是
C. 流过充电桩的电流在1s内方向改变50次
D. 当变压器同时对8个充电桩供电,流过原线圈的电流为
【答案】A
【解析】
【详解】A.由输入电压表达式,可知有效值为380 V。
输出电压为1000 V,根据理想变压器电压比等于匝数比,可得匝数比为,故A正确;
B.输入端电压有效值应为380 V,故B错误;
C.交流电频率为50 Hz,电流方向每秒改变100次,故C错误;
D.8个充电桩总功率为2800 kW,原线圈电流,不等于 2.8×103 A,故D错误。
故选A。
3. 近日,中国宣布拟在700~800km高度的晨昏轨道建设由多颗卫星组成的大型数据中心系统,以纾解地面数据中心耗电、散热等难题。已知晨昏轨道是一种特殊的太阳同步轨道,轨道面与地球晨昏线(黑夜与白昼的分界线)始终近似重合。下列说法正确的是( )
A. 晨昏轨道卫星不可能在更低的高度运行
B. 晨昏轨道卫星的发射速度大于7.9km/s
C. 该数据中心系统绕地球运行的周期约为1h
D. 以太阳为参考系,晨昏轨道卫星的轨道面是静止的
【答案】B
【解析】
【详解】A.晨昏轨道(太阳同步轨道)是通过调整轨道倾角,使轨道平面的进动角速度与地球公转角速度相同来实现的。理论上,只要调整合适的倾角,在不同高度(包括更低高度)都可以实现太阳同步轨道,并非不可能在更低高度运行,故A错误;
B.第一宇宙速度(7.9km/s)是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度,实际发射中,卫星需克服地球引力进入轨道,发射速度需大于7.9km/s(若等于则仅能沿地表做圆周运动,需更高速度进入更高轨道)。晨昏轨道卫星在700~800km高空,发射速度必然大于7.9km/s,故B正确;
C.近地卫星(轨道半径近似为地球半径)的运行周期约为85分钟。根据开普勒第三定律可知,轨道半径越大,周期越大。该卫星轨道半径大于地球半径,其周期应大于85分钟,不可能约为1h,故C错误;
D.晨昏轨道面始终与晨昏线重合,即始终垂直于太阳光线。以太阳为参考系,地球在绕太阳公转,日地连线方向不断变化。为了始终保持垂直于太阳光,轨道平面必须随地球公转而转动(角速度与地球公转角速度相同),因此轨道面不是静止的,故D错误。
故选B。
4. 如图所示,边长为l的正方形导线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过磁感应强度大小为B的匀强磁场区域。线框中的感应电流为i,受到的安培力为F,如果以逆时针方向作为感应电流的正方向,x轴正方向作为安培力的正方向,线框在图示位置的时刻开始计时,i、F随时间变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.在时间内,线框未切割磁感线,该过程无电流产生;在时间内,线框磁通量增加,线框产生电流大小为(R为线框总电阻)
由于v不变,故电流大小不变,根据楞次定律,可知电流方向为逆时针方向(即正方向);在时间内,线框内磁通量不变,该过程无电流产生;在时间内,线框内磁通量减小,线框产生电流大小为
由于v不变,故电流大小不变,根据楞次定律,可知电流方向为顺时针方向(即负方向),综合可知AB选项不符合题意,故AB错误;
CD.由于以上分析可知,在时间内,线框未切割磁感线,该过程无电流产生,线框不受安培力;在时间内,线框电流大小不变,电流方向为逆时针方向,根据可知,此过程线框右边导线受到的安培力大小恒定,根据左手定则,可知该过程线框右边导线受到的安培力向左(即负方向);在时间内,线框内磁通量不变,该过程无电流产生,线框不受安培力;在时间内,线框电流大小不变,电流方向为顺时针方向,同理该段时间内线框受到安培力大小不变,根据左手定则,可知该过程线框左边导线受到的安培力向左(即负方向),综合可知D选项符合题意,故C错误,D正确。
故选D。
5. 中国传统乐器竹笛的发声原理为空气柱振动,理论振动频率满足(式中v为声速,L为空气柱长度,k为常数)。如图所示为某6孔竹笛,孔1、孔6到吹孔的间距分别约为31.8cm、17.2cm,贴上笛膜吹奏,仅开孔1(其余5孔闭合)时发出的声波波长约为76cm。已知声波在空气中传播时,温度越高声速越大。下列说法正确的是( )
A. 仅开孔6时发出的声波波长约为41.1cm
B. 仅开孔6时发出的声波波长约为140.5cm
C. “小寒”时竹笛发声的频率高于“大暑”时竹笛发声的频率
D. “小寒”时竹笛发声的频率等于“大暑”时竹笛发声的频率
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据题意,竹笛发声频率公式为,其中L为空气柱长度,v为声速,k为常数。
由仅开孔1时,L1=31.8cm,波长
可得
解得
对于仅开孔6,L6=17.2cm
则波长,故A正确,B错误。
CD.温度越高声速越大,小寒气温低,声速小,大暑气温高,声速大。对于同一竹笛,L不变,频率f与v成正比,因此小寒时的频率低于大暑时的,故CD错误。
故选A。
6. 如图所示,水平面内有一边长为L、通有恒定电流的正六边形线圈,O点为正六边形的中心,M点为中心轴线上的一点,且,若AB段电流在M点产生的磁感应强度大小为,则M点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】连接M与AB边的中点,交AB边于N点,则
解得
根据磁感应的叠加可得M点的磁感应强度大小为。
故选B。
7. 毽球是由中国传统踢毽子发展而来的竞技体育项目,最早可追溯至汉代民间“蹴毛丸”活动。毽球比赛在场地中央设网,运动员仅能用头、脚及身体触球完成进攻与防守,通过将毽球击入对方场区得分。已知球网网高1.5m,某同学在球网前1.2m、距离地面0.6m处,将毽球击出。不计空气阻力,毽球可视为质点,重力加速度大小为,则该同学将毽球踢回对方场区的最小初速率为( )
A. B. 2 C. 2 D. 5m/s
【答案】C
【解析】
【详解】毽球做斜抛运动,将初速度分解为水平方向和竖直方向,初速度
水平方向
竖直方向
要使毽球踢回对方场区,临界情况是刚好擦网而过,即,
联立得
整理可得
则
根据基本不等式可知
解得
故选C。
8. 在x轴上的M、N两点放置着电荷量为和的两个点电荷,在纸平面内其周围的部分电场线分布如图,已知b点的电场强度的方向恰好垂直于x轴。下列说法正确的是( )
A. 从N点沿x轴正向至无穷远,电场强度大小一直减小
B. 从N点沿x轴正向至无穷远,电势先升高后降低
C. 在a点由静止释放一试探电荷,其将沿电场线运动
D. 在b点将一正试探电荷以合适的初速度发射,其可能做匀速圆周运动
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设M坐标为0,N点坐标为d,则x>d处的场强大小为
由数学关系可知,电场强度大小先减小后增大再减小,故A错误;
B.由A项分析可知,在N点右侧,靠近N点处场强向左,远离N点处场强向右。沿电场线方向电势降低。从N点向右运动,先逆着电场线(电势升高),经过场强为0的点(电势最高点)后,顺着电场线(电势降低),所以电势先升高后降低,故B正确;
C.只有当电场线为直线时,静止释放的试探电荷才会沿电场线运动。图中 a 点电场线为曲线,电荷受力方向沿切线方向,会偏离电场线,故C错误;
D.题目已知b点场强方向垂直于x轴。由对称性可知,在过b点且垂直于x轴的圆周上,各点场强大小相等,且方向均垂直于x轴,因此若在b点给正试探电荷一个垂直于纸面(即沿圆周切线方向)的合适初速度,电场力提供向心力,电荷将做匀速圆周运动,故D正确。
故选BD。
9. 如图所示,储油桶的底面直径与高均为d,当桶内没有油时,一束激光恰能从A点经桶上边沿射至桶底边缘的B点。保持入射方向不变,往桶内均匀注油,油的深度匀速增加。当油的深度等于桶高的一半时,光斑移至桶底C点,且。下列说法正确的是( )
A. 光在油中的折射率为 B. 光在油中的折射率为
C. 桶底的光斑匀速移动 D. 桶底的光斑加速移动
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.设入射角为,折射角为,点在桶底的投影为,根据几何关系得,
根据折射率公式得,故A正确,B错误;
CD.根据几何关系得,
设油的高度为,光斑在D点处,光线与油面的交点为点,点在桶底的投影为,可得,
计算得
由于油的深度匀速增加,可得均匀增加,桶底的光斑匀速移动,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,轻质弹簧(未与水平面接触)的左端固定在竖直墙壁上,右端与质量为1kg的小物块连接。已知弹簧的劲度系数为20N/m,且弹簧处于原长时,其右端位于O点,物块与水平面之间的动摩擦因数为0.3。现将物块水平向右拉至距O点0.9m处的C点后,由静止释放。已知弹簧弹性势能(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量),重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 物块做简谐运动 B. 物块释放瞬间的加速度大小为
C. 物块的最大动能为5.625J D. 物块最终静止在O点
【答案】CD
【解析】
【详解】A.简谐运动的条件是回复力满足(合力与位移成正比、反向),本题中物块受滑动摩擦力,摩擦力大小恒定、方向随运动方向改变,合力不满足简谐运动的回复力要求,因此物块不是简谐运动,A错误;
B.释放瞬间,弹簧弹力(向左)
摩擦力向右、大小,根据牛顿第二定律
解得,B错误;
C.当物块所受合力为零时,动能最大,设此时弹簧的形变量为,则
解得
从释放点()到最大动能处(),根据能量关系
解得 ,C正确;
D.第一次运动:从 C 点(0.9m)向左运动,设第一次静止时,弹簧形变量为
根据能量关系
解得,即第一次静止在 O 点左侧 0.6m 处。
第二次运动:从左侧 0.6m 处向右运动,设第二次静止时,弹簧形变量为
根据能量关系
解得,即第二次静止在 O 点右侧 0.3 m处。
第三次运动:从右侧 0.3m 处向左运动,设第三次静止时,弹簧形变量为
根据能量关系
解得,即物块最终静止在O 点,D正确。
故选CD。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某小组用智能手机测重力加速度的大小。如图所示,先将手机固定在支架上,正对竖直放置的毫米刻度尺,再调节手机至慢动作模式,并将帧率设置为120fps(即1s拍摄120张照片)。开启手机录制视频,让小钢球从刻度尺上方静止释放,最后导出照片。实验中每间隔1帧选取1张照片,记录小钢球球心对应的刻度尺读数如下表。
照片编号
1
2
3
4
5
6
7
小钢球球心位置(单位:cm)
5.23
7.41
9.82
12.50
15.43
18.66
22.14
(1)选取后的连续两张照片拍摄的时间间隔________s(结果用分式表示);
(2)拍摄第4张照片时,小钢球下落的速度大小________m/s(结果保留3位有效数字);
(3)分析表中数据,测得的重力加速度大小________(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)
(2)1.68 (3)9.48
【解析】
【小问1详解】
因为实验中每间隔1帧选取1张照片,故
【小问2详解】
拍摄第4张照片时,小钢球下落的速度大小
【小问3详解】
由逐差法得
12. 某小组测量满偏电流的电流表的内阻。实验室提供电动势为E的电源、电阻箱和、阻值较大的滑动变阻器R、两个开关和及若干导线。按照如图所示的电路连接。
实验步骤如下:
①将滑动变阻器R的阻值调至最大,电阻箱的阻值调为零;
②闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器R,使电流表满偏;
③闭合开关,仅调节电阻箱,使电流表半偏,记下此时电阻箱的阻值。
(1)若忽略闭合开关前后电路中总电流的变化,则电流表内阻的测量值________,该测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”);
(2)电流表内阻测量结果的相对误差的计算式为,经理论推导,,若,要使,电源电动势最小应为________V;
(3)某同学经理论推导和实验验证发现,将上述步骤③中“仅调节电阻箱”改为“反复同步调节电阻箱和,始终保证两电阻箱和的阻值满足关系式:________,直到电流表半偏时,电阻箱的阻值就等于电流表的内阻。
【答案】(1) ①. ②. 小于
(2)6 (3)
【解析】
【小问1详解】
[1]在步骤②中,调节滑动变阻器R,使电流表满偏,示数为,保持的阻值不变,然后在步骤③中,仅调节电阻箱,使电流表半偏,即电流为,忽略总电流变化,即总电流仍为,又电流表与并联,可知流过的电流为,根据并联电路电压相等,则有
可得电流表内阻的测量值
[2]在步骤③中,闭合开关,则电流表与并联,故总电阻减小,总电流增大,即,即流过的电流为,根据并联电路电压相等,则有
可得电流表内阻的真实值
【小问2详解】
根据
又,,
联立解得
故电源电动势最小应为。
【小问3详解】
由题知,为准确测量出电流表的内阻等于电阻箱的阻值,即,则在闭合开关前后的总电流要相等,根据闭合电路欧姆定律
可知闭合开关前后的总电阻要相等,因反复同步调节电阻箱和,的位置不变,其电阻不变,则有
其中,解得
13. 截至2025年11月,采用我国自主研发的核心技术建造的27万立方米超大型液化天然气(LNG)储罐数量已达18座,在全球同类型储罐中占比近七成,数量位居世界第一。某加气站一储罐容积为,在进行气密性测试时,对储罐内压强为1.20MPa、温度为7℃的空气(可视为理想气体)缓慢加热,使储罐内空气压强达到设计压强1.44MPa。
(1)求温度应升至多少?
(2)完成测试后,打开泄压阀,当储罐内空气压强等于1.35MPa时停止泄放,泄放过程可视为等温变化,求泄放出的空气占原有空气质量的百分比。
【答案】(1)
63°C (2)
6.25%
【解析】
【小问1详解】
加热过程储罐容积不变,根据查理定律有
其中,,
解得
故温度应升至。
【小问2详解】
泄放过程可视为等温变化,储罐容积不变。设泄放前储罐内空气质量为m₂,压强为p₂ = 1.44MPa
设泄放后储罐内剩余空气质量为m₃,压强为p₃ = 1.35MPa
由于V、R、T、M均不变,根据理想气体状态方程知
所以
泄放出的空气占原有空气质量的百分比为
14. 如图所示,直角坐标系xOy第一、二象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E;第三、四象限内存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一带负电的粒子(重力不计),从y轴上的点,以平行于x轴的速度射入第一象限,并从x轴上的点(图中未标出)射出电场区域。
(1)求粒子的比荷;
(2)保持粒子的速度方向不变,速度大小增大为v(大小未知),若粒子恰经过点。求
ⅰ.粒子第一次穿越磁场,沿x轴向左平移的距离;
ⅱ.粒子的速度大小v的取值。
【答案】(1)
(2)ⅰ.;ⅱ.
【解析】
【小问1详解】
粒子在第一象限做类平抛运动,水平方向有
竖直方向有
其中
解得
【小问2详解】
ⅰ.粒子进入磁场时,竖直方向的速度为
粒子进入磁场的合速度为
与x轴夹角满足
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力有
粒子第一次穿越磁场,沿x轴向左平移的距离为
解得
ⅱ.粒子在匀强电场中做类平抛运动,射出电场时向右平移的距离
竖直方向有
解得
粒子第一次回到处,沿着轴向右平移的距离
粒子恰好经过,需满足
联立解得
15. 如图所示,光滑水平面上静置一凹槽,凹槽由两个半径均为R的四分之一光滑圆轨道和一个长度为4R的平直轨道平滑连接而成。现将一小物块从左侧圆轨道顶端的A点由静止释放,已知物块与平直轨道间的动摩擦因数为0.04,物块与凹槽的质量相等,重力加速度大小为g。
(1)求物块第一次运动到左侧圆轨道底端B点时的速度大小;
(2)求从物块释放至其最终停止运动,物块的水平位移大小;
(3)若水平面粗糙,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,为使在物块运动过程中凹槽始终保持静止,凹槽与水平面间的动摩擦因数至少多大?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设物块与凹槽的质量均为m,物块第一次运动到左侧圆轨道底端B点时,物块速度大小为,凹槽速度大小为,对物块和凹槽组成的系统有
水平方向
解得
【小问2详解】
系统水平方向动量守恒,故物块与凹槽最终都静止。设物块在平直轨道滑行路程为s,物块水平位移,凹槽水平位移,由能量守恒定律
解得
水平方向有
,即物块静止在B点右侧R处,由几何关系
解得
【小问3详解】
物块第一次在圆弧轨道运动,若凹槽没有移动,则凹槽将始终保持静止,设在某个位置,其受轨道支持力F与水平方向夹角为,由机械能守恒定律
设凹槽受到静摩擦力大小为f,地面对其支持力大小为N,水平方向
竖直方向
凹槽始终静止,满足
解得
而,不等式恒成立,由数学知识得
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物理试卷
本试题卷共6页,15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7题只有一项符合题目要求,第8∼10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 考古界常用碳14()测年技术来鉴定文物,已知的衰变方程为,下列说法正确的是( )
A. 上述方程中为 B. 衰变过程质量数不守恒
C. 的半衰期随温度的升高而缩短 D. 文物中的含量越低,其年代越久远
2. 超级充电站是一种高功率充电设施,用于为新能源汽车提供快速充电服务。其结构可简化为如图所示的电路,理想变压器输入端电压为,输出电压为1000V,单桩功率为350kW,下列说法正确的是( )
A. 变压器原副线圈的匝数比为
B. 变压器输入端电压的有效值是
C. 流过充电桩的电流在1s内方向改变50次
D. 当变压器同时对8个充电桩供电,流过原线圈的电流为
3. 近日,中国宣布拟在700~800km高度的晨昏轨道建设由多颗卫星组成的大型数据中心系统,以纾解地面数据中心耗电、散热等难题。已知晨昏轨道是一种特殊的太阳同步轨道,轨道面与地球晨昏线(黑夜与白昼的分界线)始终近似重合。下列说法正确的是( )
A. 晨昏轨道卫星不可能在更低的高度运行
B. 晨昏轨道卫星的发射速度大于7.9km/s
C. 该数据中心系统绕地球运行的周期约为1h
D. 以太阳为参考系,晨昏轨道卫星的轨道面是静止的
4. 如图所示,边长为l的正方形导线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过磁感应强度大小为B的匀强磁场区域。线框中的感应电流为i,受到的安培力为F,如果以逆时针方向作为感应电流的正方向,x轴正方向作为安培力的正方向,线框在图示位置的时刻开始计时,i、F随时间变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 中国传统乐器竹笛的发声原理为空气柱振动,理论振动频率满足(式中v为声速,L为空气柱长度,k为常数)。如图所示为某6孔竹笛,孔1、孔6到吹孔的间距分别约为31.8cm、17.2cm,贴上笛膜吹奏,仅开孔1(其余5孔闭合)时发出的声波波长约为76cm。已知声波在空气中传播时,温度越高声速越大。下列说法正确的是( )
A. 仅开孔6时发出的声波波长约为41.1cm
B. 仅开孔6时发出的声波波长约为140.5cm
C. “小寒”时竹笛发声的频率高于“大暑”时竹笛发声的频率
D. “小寒”时竹笛发声的频率等于“大暑”时竹笛发声的频率
6. 如图所示,水平面内有一边长为L、通有恒定电流的正六边形线圈,O点为正六边形的中心,M点为中心轴线上的一点,且,若AB段电流在M点产生的磁感应强度大小为,则M点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7. 毽球是由中国传统踢毽子发展而来的竞技体育项目,最早可追溯至汉代民间“蹴毛丸”活动。毽球比赛在场地中央设网,运动员仅能用头、脚及身体触球完成进攻与防守,通过将毽球击入对方场区得分。已知球网网高1.5m,某同学在球网前1.2m、距离地面0.6m处,将毽球击出。不计空气阻力,毽球可视为质点,重力加速度大小为,则该同学将毽球踢回对方场区的最小初速率为( )
A. B. 2 C. 2 D. 5m/s
8. 在x轴上的M、N两点放置着电荷量为和的两个点电荷,在纸平面内其周围的部分电场线分布如图,已知b点的电场强度的方向恰好垂直于x轴。下列说法正确的是( )
A. 从N点沿x轴正向至无穷远,电场强度大小一直减小
B. 从N点沿x轴正向至无穷远,电势先升高后降低
C. 在a点由静止释放一试探电荷,其将沿电场线运动
D. 在b点将一正试探电荷以合适的初速度发射,其可能做匀速圆周运动
9. 如图所示,储油桶的底面直径与高均为d,当桶内没有油时,一束激光恰能从A点经桶上边沿射至桶底边缘的B点。保持入射方向不变,往桶内均匀注油,油的深度匀速增加。当油的深度等于桶高的一半时,光斑移至桶底C点,且。下列说法正确的是( )
A. 光在油中的折射率为 B. 光在油中的折射率为
C. 桶底的光斑匀速移动 D. 桶底的光斑加速移动
10. 如图所示,轻质弹簧(未与水平面接触)的左端固定在竖直墙壁上,右端与质量为1kg的小物块连接。已知弹簧的劲度系数为20N/m,且弹簧处于原长时,其右端位于O点,物块与水平面之间的动摩擦因数为0.3。现将物块水平向右拉至距O点0.9m处的C点后,由静止释放。已知弹簧弹性势能(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量),重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 物块做简谐运动 B. 物块释放瞬间的加速度大小为
C. 物块的最大动能为5.625J D. 物块最终静止在O点
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某小组用智能手机测重力加速度的大小。如图所示,先将手机固定在支架上,正对竖直放置的毫米刻度尺,再调节手机至慢动作模式,并将帧率设置为120fps(即1s拍摄120张照片)。开启手机录制视频,让小钢球从刻度尺上方静止释放,最后导出照片。实验中每间隔1帧选取1张照片,记录小钢球球心对应的刻度尺读数如下表。
照片编号
1
2
3
4
5
6
7
小钢球球心位置(单位:cm)
5.23
7.41
9.82
12.50
15.43
18.66
22.14
(1)选取后的连续两张照片拍摄的时间间隔________s(结果用分式表示);
(2)拍摄第4张照片时,小钢球下落的速度大小________m/s(结果保留3位有效数字);
(3)分析表中数据,测得的重力加速度大小________(结果保留3位有效数字)。
12. 某小组测量满偏电流的电流表的内阻。实验室提供电动势为E的电源、电阻箱和、阻值较大的滑动变阻器R、两个开关和及若干导线。按照如图所示的电路连接。
实验步骤如下:
①将滑动变阻器R的阻值调至最大,电阻箱的阻值调为零;
②闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器R,使电流表满偏;
③闭合开关,仅调节电阻箱,使电流表半偏,记下此时电阻箱的阻值。
(1)若忽略闭合开关前后电路中总电流的变化,则电流表内阻的测量值________,该测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”);
(2)电流表内阻测量结果的相对误差的计算式为,经理论推导,,若,要使,电源电动势最小应为________V;
(3)某同学经理论推导和实验验证发现,将上述步骤③中“仅调节电阻箱”改为“反复同步调节电阻箱和,始终保证两电阻箱和的阻值满足关系式:________,直到电流表半偏时,电阻箱的阻值就等于电流表的内阻。
13. 截至2025年11月,采用我国自主研发的核心技术建造的27万立方米超大型液化天然气(LNG)储罐数量已达18座,在全球同类型储罐中占比近七成,数量位居世界第一。某加气站一储罐容积为,在进行气密性测试时,对储罐内压强为1.20MPa、温度为7℃的空气(可视为理想气体)缓慢加热,使储罐内空气压强达到设计压强1.44MPa。
(1)求温度应升至多少?
(2)完成测试后,打开泄压阀,当储罐内空气压强等于1.35MPa时停止泄放,泄放过程可视为等温变化,求泄放出的空气占原有空气质量的百分比。
14. 如图所示,直角坐标系xOy第一、二象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E;第三、四象限内存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一带负电的粒子(重力不计),从y轴上的点,以平行于x轴的速度射入第一象限,并从x轴上的点(图中未标出)射出电场区域。
(1)求粒子的比荷;
(2)保持粒子的速度方向不变,速度大小增大为v(大小未知),若粒子恰经过点。求
ⅰ.粒子第一次穿越磁场,沿x轴向左平移的距离;
ⅱ.粒子的速度大小v的取值。
15. 如图所示,光滑水平面上静置一凹槽,凹槽由两个半径均为R的四分之一光滑圆轨道和一个长度为4R的平直轨道平滑连接而成。现将一小物块从左侧圆轨道顶端的A点由静止释放,已知物块与平直轨道间的动摩擦因数为0.04,物块与凹槽的质量相等,重力加速度大小为g。
(1)求物块第一次运动到左侧圆轨道底端B点时的速度大小;
(2)求从物块释放至其最终停止运动,物块的水平位移大小;
(3)若水平面粗糙,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,为使在物块运动过程中凹槽始终保持静止,凹槽与水平面间的动摩擦因数至少多大?
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