内容正文:
大庆铁人中学2024级高二年级下学期开学考试
物理
试题说明:
1、本试题满分100分,答题时间75分钟。
2、请将答案填写在答题卡上,考试结束后只交答题卡。
一、选择题:(本题共10小题,共46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,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1. 下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以速度按如图所示的方向进入匀强电场或匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A. 图甲中带电粒子做匀速直线运动
B. 图乙中带电粒子做匀变速曲线运动
C. 图丙中带电粒子在纸面所在的平面内做匀速圆周运动
D. 图丁中带电粒子做匀加速直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A. 图甲中粒子受到水平向右的电场力,向右做匀加速直线运动,故A错误;
B. 图乙中受到水平向右的电场力,做类平抛运动,属于匀变速曲线运动,故B正确;
C. 图丙中粒子受到垂直纸面向外的洛伦兹力,在垂直纸面的平面内做匀速圆周运动,故C错误;
D. 图丁中粒子平行磁场方向进入磁场,不受洛伦兹力,故粒子向右做匀速直线运动,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,电子枪射出的电子束进入示波管,在示波管正下方有竖直放置的通有顺时针方向电流的环形导线,则示波管中的电子束将示波管( )
A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸外偏转 D. 向纸里偏转
【答案】A
【解析】
【详解】由安培定则可知,在示波管下方环形电流的磁场在环形区域内磁感线方向垂直纸面向里,根据磁感线是闭合的曲线可知,在环形电流外侧磁感线方向垂直纸面向外。电子束由左向右运动,电子束形成的电流方向水平向左,由左手定则可知,电子束受到的洛伦兹力竖直向上,则电子束向上偏转。
故选A。
3. 如图所示,相同材质、粗细均匀的圆形线框处在垂直于框面的匀强磁场中,a、b两点用导线与直流电源相连。若劣弧ab所对应的圆心角为120°,且受到的安培力大小为F,则整个圆形线框受到的安培力大小为( )
A. F B. 2F C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设劣弧ab线框的电阻为R,则剩余部分线框电阻为2R。
由并联分流知识可得,若劣弧ab线框的电流为I,则剩余部分线框电流为。
设匀强磁场的磁感应强度为B
由安培力公式得,磁感应强度、等效长度一定时,
由题意知,劣弧ab线框受到的安培力大小为F,则与劣弧ab处于对称位置部分线框受到的安培力为,其它剩余两部分线框,由于电流方向相反安培力互相抵消。
由于劣弧ab线框与劣弧ab处于对称位置部分线框电流方向一致
故整个圆形线框受到的安培力大小为
故选D。
4. 两列波叠加的示意图如图所示,这两列波的振动方向、振幅、频率等完全相同。M、N、Q为叠加区域的三个点,Q为两个波谷相遇,M为两个波峰相遇,M、P、Q三点在同一条直线上,N点为波峰和波谷相遇,则下列说法正确的是( )
A. P点为振动减弱点
B. N点始终静止不动
C. 经周期,质点Q传播到N点
D. M点为振动加强点,过,此点振动减弱
【答案】B
【解析】
【详解】A.M点是波峰与波峰相遇,Q点是波谷与波谷相遇,它们都是振动加强点,所有振动加强点连接而成以波源为中心向外辐射的连线形成加强线。P点位于M、Q两加强点连线上,因此P点也为振动加强点,故A错误;
B.N点是波峰与波谷相遇,是振动减弱点。由于两列波的振幅相同,所以在振动减弱点,位移始终为零,即质点N始终静止不动,故B正确;
C.波在传播过程中,介质中的质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,故C错误;
D.M点为波峰与波峰叠加,始终是振动加强点,过,此点仍为振动加强,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,半径R=0.1m的圆盘在竖直平面内,小球B固定在圆盘边缘,用竖直向下的平行光照射,圆盘的转轴A和小球B在水平地面上形成影子O和P,圆盘以角速度逆时针匀速转动。从图示位置开始计时,以O为坐标原点,以水平向右为x轴正方向,重力加速度g取9.87m/s2,,以下说法正确的是( )
A. 若一单摆(摆角)与P同步振动,则其摆长约为1m
B. 若一单摆(摆角)与P同步振动,则其摆长约为0.25m
C. 影子P做简谐运动的表达式为
D. 影子P做简谐运动的表达式为
【答案】A
【解析】
【详解】AB.P运动的周期
单摆周期与其相等,由可得摆长,故A正确,B错误;
CD.P做简谐运动的表达式为
其中
解得,故CD错误。
故选A。
6. 如图所示,光滑绝缘直杆倾角为,杆上套一带负电的小球,匀强磁场的方向垂直于杆所在竖直平面。给小球一沿杆向上的初速度,不计空气阻力,小球从开始运动到返回出发点的过程中( )
A. 机械能减小 B. 最大上滑位移为
C. 上滑时间小于下滑时间 D. 下滑时受到杆的弹力一定先减小后增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球运动过程中,受到竖直向下的重力、与杆垂直的洛伦兹力和弹力,由于洛伦兹力和弹力不做功,所以小球的机械能守恒,故A错误;
BC.小球上滑时,根据牛顿第二定律
下滑时,根据牛顿第二定律
所以根据可知,上滑时间等于下滑时间,小球向上滑动的最大位移为
故B正确,C错误;
D.小球向下滑动时受到竖直向下的重力、垂直杆向上的洛伦兹力、与杆垂直的弹力,小球向下加速时,根据可知,小球受到的洛伦兹力增大,若小球回到出发点加速到时,小球受到的洛伦兹力仍小于小球垂直杆方向的分力,则根据平衡条件可知,杆对小球的弹力一直垂直杆向上减小,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,边长为2a的等边三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一束质量为m电荷量为-q(q>0)的同种带电粒子(不计重力),从AB边的中点,以不同速率沿不同方向射入磁场区域(均垂直于磁场方向射入),下列说法错误的是( )
A. 若粒子均平行于BC边射入,则从BC边射出的粒子最大速率为
B. 若粒子均平行于BC边射入,则从BC边射出的粒子最小速率为
C. 若粒子均垂直于AB边射入,则粒子可能从BC边上距B点a处射出
D. 若粒子射入时的速率为,则粒子从BC边射出的最短时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A.若粒子均平行于BC边射入,从BC边射出的粒子速度最大时,半径最大,此时轨迹经过C点,如图所示
由几何关系得
解得
根据,解得,故A正确,不满足题意要求;
B.若粒子均平行于BC边射入,当从BC边射出的粒子速率最小时,半径最小,此时轨迹与BC边相切,则
根据,解得,故B正确,不满足题意要求;
C.若粒子均垂直于AB边射入,则当轨迹与BC相切时,如图所示
由几何关系可得
解得
则粒子不可能从BC边上距B点处射出,故C错误,满足题意要求;
D.若粒子射入时的速率为,则轨道半径为
粒子从BC边射出的时间最短时,轨迹对应的弦最短,最短弦为射入点到BC的距离,长度为,如图所示
由几何关系可知,轨迹对应的圆心角为,则最短时间为,故D正确,不满足题意要求。
故选C。
8. 关于下列四幅图像中物理现象的描述,说法正确的是( )
A. 图甲是光的色散现象,出射光线a的折射率最小
B. 图乙被称为“泊松亮斑”,是光通过小圆板衍射形成的图样
C. 图丙是利用光的干涉来检查样板平整度,右侧小垫片厚度越大则干涉条纹越稀疏
D. 图丁中P固定不动,将Q从图示位置绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°,光屏上的亮度增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图甲可知,入射角相同,而a光的折射角小,根据可知a光的折射率最大,故A错误;
B.图乙为泊松亮斑,是光通过小圆板衍射形成的,故B正确;
C.图丙是利用薄膜干涉来检查样板平整度,右侧小垫片厚度越小则干涉条纹越稀疏,故C错误;
D.从图示位置开始转动90°的过程中,光的偏振方向与狭缝趋于平行,通过Q的光越多,光屏P上的亮度逐渐变亮,故D正确。
故选BD。
9. 如图甲所示为沿着轴传播的简谐横波于时的波形图,、、三个质点的平衡位置分别在轴的2m、3.5m、4m处,图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 从图甲时刻开始计时,质点经过0.75s第一次回到平衡位置
C. 从时刻计时,质点的振动方程为
D. 从图甲时刻开始计时,再经7s,质点路程为14m
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由图乙可知,时质点P沿y正方向振动,根据“上、下坡”法可知简谐波沿x轴正方向传播,故A正确;
B.由图甲和图乙可以分别得到波长和周期分别为,
则波速
从图甲时刻开始计时,M点的振动形式第一次传到Q点时,Q点第一次回到平衡位置,因此Q点第一次回到平衡位置所用时间,故B正确;
C.由图甲可知,时M点位于平衡位置且正在向y轴负方向振动,可知时M点位于平衡位置且正在向y轴正方向振动,则初相
由图乙可知,振幅
角频率为
因此质点的振动方程为,故C错误;
D.因为
故从计时,再经7s,P质点的路程为,故D错误。
故选AB。
10. 在水平向右的匀强电场中,一质量为m、电荷量为+q的小球从A点以初速度v竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示。已知电场强度大小为,小球运动轨迹上A、B两点在同一水平线上,M为轨迹的最高点,不计空气阻力,已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球水平位移
B. 小球运动至M点时的速度为
C. 运动过程中的最小速度为
D. 到达B点时,小球的速度方向与水平方向夹角为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.对小球受力分析,可知小球在竖直方向受重力作用,做竖直上抛运动,即从A到M的时间与从M到B的时间相等;小球在水平方向受电场力作用,做初速度为零的匀加速直线运动,可知水平方向的两段位移x1、x2所用的时间相等,根据初速度为零的匀变速直线运动规律,小球水平位移,故A正确;
B.小球从A点运动至M点的过程中,竖直方向做竖直上抛运动,竖直方向的速度为零,则运动时间为
故小球运动至M点只有水平方向的速度,而小球在水平方向做初速度零的匀加速直线运动,故小球运动至M点的速度为,故B正确;
C.将重力与电场力合成一个合力,设合力与水平方向的夹角为α,则有
解得
将小球初速度沿垂直合力方向分解为
故小球沿垂直合力方向做匀速直线运动;沿平行合力方向分解为
其方向与合力方向相反,故小球沿平行方向速度先减小再增大;当运动过程中速度最小时,沿平行合力方向的速度为0,此时只有沿垂直合力方向的分速度,故最小速度为,故C错误;
D.到达B点时,在竖直方向,根据对称性原理,可知小球沿竖直方向的速度大小为v,方向竖直向下,小球沿水平方向的速度为
设小球的速度方向与水平方向夹角为θ,则小球的速度方向与水平方向夹角的正切值为,故D正确。
故选ABD。
二、实验题:(本题共2小题,共14分。)
11. 某实验小组对电热丝发热进行探究,其设计了一个测电热丝电阻率的实验。
(1)用螺旋测微器测出电热丝的直径如图所示,其直径________mm。
先用欧姆表粗测电热丝的电阻,其电阻为。再用伏安法测电热丝的电阻,现有以下实验器材:
A、电流表(量程,内阻);
B、电流表(量程,内阻);
C、电压表V(量程,内阻);
D、滑动变阻器;
E、滑动变阻器;
F、定值电阻;
G、定值电阻;
H、稳压电源,内阻不计;
I、开关一个,导线若干。
为了尽可能精确地测量该电热丝的电阻,要求读数最大值可达到满偏刻度的三分之二以上,请回答以下问题:
(2)以下四种方案,最适合本次实验的是________(填图像下的数字);
(3)为了更好地调节且满足要求,滑动变阻器选择________(填器材前的字母);
(4)若测出的电热丝长度为L、电阻为,则其电阻率________(用d、L、表示)。
【答案】(1)
(2)① (3)D
(4)
【解析】
【小问1详解】
用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,其读数为
【小问2详解】
待测电阻粗测电阻为,大于滑动变阻器最大阻值,应采用分压式接法;电压表量程不合适,待测电阻最大电流为
应采用安安法,故排除③④;
若选用,通过电流表的最大电流,通过电流表的电流为,则有,
解得
符合电流表的量程,故选①;
【小问3详解】
滑动变阻器阻值较小,适合分压式连接,方便调节,故选D;
【小问4详解】
根据电阻率公式
其中横截面据
可得
12. 如图所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,平行玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线与的交点。在直线上竖直地插上,两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的两个必要步骤是________。
A. 插上大头针,使仅挡住的像
B. 插上大头针,使挡住的像和的像
C. 插上大头针,使仅挡住
D. 插上大头针,使挡住和、的像
(2)过、作直线交于,连接,过O作垂直于的直线,测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率________。
(3)对实验中的一些具体问题,下列说法中正确的是________。
A. 入射角越小,折射率的测量越准确
B. 为了减小作图误差,和的距离应适当取大些
C. 如果在界面光的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃传
D. 不论光以什么角度从射入,经一次折射后达到界面都能射出
E. 如图所示,如果误将玻璃砖边画到(与平行),折射率的测量值将偏大
F. 如图所示,如果画线正确,也就是,与玻璃砖的宽度相同且平行,但做实验时不小心玻璃与所画的线,向上平行错位了,则折射率的测量值将偏小。
【答案】(1)BD (2); (3)BD
【解析】
【小问1详解】
利用插针法测定玻璃的折射率时,插上大头针,要使挡住的像和的像,插上大头针,要使挡住和、的像,使得四个大头针在同一条光路上。
故选BD。
【小问2详解】
由折射定律可知,玻璃砖的折射率为
【小问3详解】
A.为使折射率测量准确,入射角不能太小,应该适当大一些,故A错误;
B.和距离应适当取大些能减小作图误差,故B正确;
C.临界角是在光密介质中射入光疏介质时发生全反射的临界角度,而从光疏介质射入光密介质时不会发生全反射,故C错误;
D.只要光能射进玻璃砖,经一次折射后达到界面都能射出,故D正确;
E.此时折射角β偏大,则折射率测量值偏小,故E错误;
F.此时入射角和折射角均不变,则折射率测量值不变,故F错误。
故选BD。
三、计算题(本题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,水平面上固定两根平行导轨,间距为L,导轨内部空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m,长为,电阻为的均匀金属棒恰好垂直对称静置在导轨上,如图中实线①所示,电源电动势为E,内阻也为R,闭合开关,导体棒恰好静止不动。重力加速度为g,其他处电阻忽略不计,求:
(1)金属棒所受安培力的大小;
(2)当将金属棒与导轨间夹角为静置如图中虚线②所示,闭合开关瞬间导体棒的加速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
当闭合开关时,接入电路的电阻为R,根据闭合电路欧姆定律有
安培力为
联立解得
【小问2详解】
当垂直放置时,导体棒恰好静止不动,二力平衡
当夹角为时,接入电路的电阻为,根据闭合电路欧姆定律有
此时安培力为
由牛顿第二定律得
联立解得
14. 2021年12月9日,王亚平在太空实验授课中,进行了水球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球,如果在水球中心注入空气,形成球形气泡,内外两球面球心均在O点,如图所示。一束单色光从外球面上的点以与连线成角度射入球中。已知水的折射率为,内球面半径为,外球面半径为,光速为c,。求:
(1)光在水中的传播速度;
(2)能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值范围。(不考虑球内多次反射)
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据题意,由公式,可得光在水中的传播速度
(2)根据题意,光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示
则有
则有
对由正弦定理可得
解得
光在外球面根据折射定律有,故有
解得
当折射光线与内球面相切时,入射角取最大值,光在外球面折射角最大为,光路如图所示
由几何关系得
根据折射定律有,解得
故能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值范围为
15. 如图所示,平面直角坐标系的第一象限中存在沿轴负方向的匀强电场(大小未知);第二象限中存在沿轴正方向、电场强度大小为的匀强电场;第四象限内有边界均平行于轴的区域I和区域II,区域I的上边界与轴重合,两区域足够长且宽度均为。区域I内没有电场,区域II内存在沿轴正方向的匀强电场。一质量为、电荷量为的带正电粒子在点由静止释放,从轴上点进入第四象限,此时速度方向与轴正方向的夹角为,进入第四象限后粒子恰好不能从区域II的下边界穿出。已知点坐标为,不计粒子重力。求:
(1)粒子经过轴时的速度的大小;
(2)第一象限中的电场强度大小;
(3)区域Ⅱ中的电场强度大小;
(4)粒子第5次经过轴时到点的距离的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
设粒子经过y轴的速度为,根据动能定理
解得
【小问2详解】
粒子从B点以速度进入第四象限,速度方向与水平方向夹角60o,,所以
沿电场E1方向上,粒子做匀加速直线运动:,,,即
解得
【小问3详解】
粒子区域Ⅰ内做匀速直线运动,进入区域Ⅱ时竖直方向的速度仍为
,,
解得
【小问4详解】
粒子在第一象限内做类平抛运动,水平方向的位移,
解得
粒子区域Ⅰ内做匀速直线运动,水平方向的位移,
粒子区域Ⅱ内做曲线运动,
根据运动的周期性和对称性可得,粒子第5次经过x轴的坐标为
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大庆铁人中学2024级高二年级下学期开学考试
物理
试题说明:
1、本试题满分100分,答题时间75分钟。
2、请将答案填写在答题卡上,考试结束后只交答题卡。
一、选择题:(本题共10小题,共46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,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1. 下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以速度按如图所示的方向进入匀强电场或匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A. 图甲中带电粒子做匀速直线运动
B. 图乙中带电粒子做匀变速曲线运动
C. 图丙中带电粒子在纸面所在的平面内做匀速圆周运动
D. 图丁中带电粒子做匀加速直线运动
2. 如图所示,电子枪射出的电子束进入示波管,在示波管正下方有竖直放置的通有顺时针方向电流的环形导线,则示波管中的电子束将示波管( )
A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸外偏转 D. 向纸里偏转
3. 如图所示,相同材质、粗细均匀的圆形线框处在垂直于框面的匀强磁场中,a、b两点用导线与直流电源相连。若劣弧ab所对应的圆心角为120°,且受到的安培力大小为F,则整个圆形线框受到的安培力大小为( )
A. F B. 2F C. D.
4. 两列波叠加的示意图如图所示,这两列波的振动方向、振幅、频率等完全相同。M、N、Q为叠加区域的三个点,Q为两个波谷相遇,M为两个波峰相遇,M、P、Q三点在同一条直线上,N点为波峰和波谷相遇,则下列说法正确的是( )
A. P点为振动减弱点
B. N点始终静止不动
C. 经周期,质点Q传播到N点
D. M点为振动加强点,过,此点振动减弱
5. 如图所示,半径R=0.1m的圆盘在竖直平面内,小球B固定在圆盘边缘,用竖直向下的平行光照射,圆盘的转轴A和小球B在水平地面上形成影子O和P,圆盘以角速度逆时针匀速转动。从图示位置开始计时,以O为坐标原点,以水平向右为x轴正方向,重力加速度g取9.87m/s2,,以下说法正确的是( )
A. 若一单摆(摆角)与P同步振动,则其摆长约为1m
B. 若一单摆(摆角)与P同步振动,则其摆长约0.25m
C. 影子P做简谐运动的表达式为
D. 影子P做简谐运动的表达式为
6. 如图所示,光滑绝缘直杆倾角为,杆上套一带负电的小球,匀强磁场的方向垂直于杆所在竖直平面。给小球一沿杆向上的初速度,不计空气阻力,小球从开始运动到返回出发点的过程中( )
A. 机械能减小 B. 最大上滑位移为
C. 上滑时间小于下滑时间 D. 下滑时受到杆的弹力一定先减小后增大
7. 如图所示,边长为2a的等边三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一束质量为m电荷量为-q(q>0)的同种带电粒子(不计重力),从AB边的中点,以不同速率沿不同方向射入磁场区域(均垂直于磁场方向射入),下列说法错误的是( )
A. 若粒子均平行于BC边射入,则从BC边射出的粒子最大速率为
B. 若粒子均平行于BC边射入,则从BC边射出的粒子最小速率为
C. 若粒子均垂直于AB边射入,则粒子可能从BC边上距B点a处射出
D. 若粒子射入时的速率为,则粒子从BC边射出的最短时间为
8. 关于下列四幅图像中物理现象的描述,说法正确的是( )
A. 图甲是光的色散现象,出射光线a的折射率最小
B. 图乙被称为“泊松亮斑”,是光通过小圆板衍射形成的图样
C. 图丙是利用光干涉来检查样板平整度,右侧小垫片厚度越大则干涉条纹越稀疏
D. 图丁中P固定不动,将Q从图示位置绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°,光屏上的亮度增加
9. 如图甲所示为沿着轴传播的简谐横波于时的波形图,、、三个质点的平衡位置分别在轴的2m、3.5m、4m处,图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 从图甲时刻开始计时,质点经过0.75s第一次回到平衡位置
C. 从时刻计时,质点的振动方程为
D. 从图甲时刻开始计时,再经7s,质点的路程为14m
10. 在水平向右的匀强电场中,一质量为m、电荷量为+q的小球从A点以初速度v竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示。已知电场强度大小为,小球运动轨迹上A、B两点在同一水平线上,M为轨迹的最高点,不计空气阻力,已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球水平位移
B. 小球运动至M点时的速度为
C. 运动过程中的最小速度为
D. 到达B点时,小球的速度方向与水平方向夹角为
二、实验题:(本题共2小题,共14分。)
11. 某实验小组对电热丝发热进行探究,其设计了一个测电热丝电阻率的实验。
(1)用螺旋测微器测出电热丝的直径如图所示,其直径________mm。
先用欧姆表粗测电热丝的电阻,其电阻为。再用伏安法测电热丝的电阻,现有以下实验器材:
A、电流表(量程,内阻);
B、电流表(量程,内阻);
C、电压表V(量程,内阻);
D、滑动变阻器;
E、滑动变阻器;
F、定值电阻;
G、定值电阻;
H、稳压电源,内阻不计;
I、开关一个,导线若干。
为了尽可能精确地测量该电热丝的电阻,要求读数最大值可达到满偏刻度的三分之二以上,请回答以下问题:
(2)以下四种方案,最适合本次实验的是________(填图像下的数字);
(3)为了更好地调节且满足要求,滑动变阻器选择________(填器材前的字母);
(4)若测出的电热丝长度为L、电阻为,则其电阻率________(用d、L、表示)。
12. 如图所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,平行玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线与的交点。在直线上竖直地插上,两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的两个必要步骤是________。
A. 插上大头针,使仅挡住的像
B. 插上大头针,使挡住的像和的像
C. 插上大头针,使仅挡住
D. 插上大头针,使挡住和、的像
(2)过、作直线交于,连接,过O作垂直于的直线,测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率________。
(3)对实验中一些具体问题,下列说法中正确的是________。
A. 入射角越小,折射率的测量越准确
B. 为了减小作图误差,和的距离应适当取大些
C. 如果在界面光的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃传
D. 不论光以什么角度从射入,经一次折射后达到界面都能射出
E. 如图所示,如果误将玻璃砖边画到(与平行),折射率的测量值将偏大
F. 如图所示,如果画线正确,也就是,与玻璃砖的宽度相同且平行,但做实验时不小心玻璃与所画的线,向上平行错位了,则折射率的测量值将偏小。
三、计算题(本题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,水平面上固定两根平行导轨,间距为L,导轨内部空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m,长为,电阻为的均匀金属棒恰好垂直对称静置在导轨上,如图中实线①所示,电源电动势为E,内阻也为R,闭合开关,导体棒恰好静止不动。重力加速度为g,其他处电阻忽略不计,求:
(1)金属棒所受安培力的大小;
(2)当将金属棒与导轨间夹角为静置如图中虚线②所示,闭合开关瞬间导体棒的加速度大小。
14. 2021年12月9日,王亚平在太空实验授课中,进行了水球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球,如果在水球中心注入空气,形成球形气泡,内外两球面球心均在O点,如图所示。一束单色光从外球面上的点以与连线成角度射入球中。已知水的折射率为,内球面半径为,外球面半径为,光速为c,。求:
(1)光在水中的传播速度;
(2)能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值范围。(不考虑球内多次反射)
15. 如图所示,平面直角坐标系的第一象限中存在沿轴负方向的匀强电场(大小未知);第二象限中存在沿轴正方向、电场强度大小为的匀强电场;第四象限内有边界均平行于轴的区域I和区域II,区域I的上边界与轴重合,两区域足够长且宽度均为。区域I内没有电场,区域II内存在沿轴正方向的匀强电场。一质量为、电荷量为的带正电粒子在点由静止释放,从轴上点进入第四象限,此时速度方向与轴正方向的夹角为,进入第四象限后粒子恰好不能从区域II的下边界穿出。已知点坐标为,不计粒子重力。求:
(1)粒子经过轴时的速度的大小;
(2)第一象限中的电场强度大小;
(3)区域Ⅱ中的电场强度大小;
(4)粒子第5次经过轴时到点距离的大小。
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