内容正文:
普通高中2026届高三摸底诊断测试
物 理
注意事项:
1.答卷前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上,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。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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,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. 比赛正如火如荼进行。守门员发门球时,以一定的初速度将足球水平踢出,足球在草地上做匀减速直线运动,经2s运动到离发球点15m的后卫处,此时速度为初速度的一半。则足球被踢出时的初速度大小为( )
A. 5m/s B. 10m/s C. 15m/s D. 20m/s
2. 如图所示,O为正方形abcd的几何中心,e、f分别为ab、cd的中点。通电长直导线(图中未画出)经过O点且与abcd所在平面垂直,空间存在平行于ab边向右、磁感应强度大小为B的匀强磁场。已知e点的磁感应强度为0。下列说法正确的是( )
A. a、b两点磁感应强度相同 B. a、d两点磁感应强度相同
C. f点磁感应强度大小为0 D. f点磁感应强度大小为2B
3. 如图甲所示,竖直墙壁上固定3个挂钉A、B、C,挂钉均与墙面垂直且在同一水平线上,用质量不计的网兜把篮球挂在挂钉A、B上,侧视图如图乙所示。不计挂钉的大小及一切摩擦,若将篮球挂于挂钉A、C上,稳定时( )
A. 悬绳的拉力变小 B. 悬绳的拉力变大
C. 篮球对墙壁的压力变小 D. 篮球对墙壁的压力不变
4. 废旧塑料回收中常用静电分选技术精准分离不同材质塑料颗粒,其装置简化图如图所示,在水平向右的匀强电场中,带电的PVC、PP塑料颗粒由O点静止释放,分别落入收集器1、2中。忽略颗粒间的相互作用及空气阻力,颗粒从O点运动到收集器的过程中,下列说法正确的是( )
A. PVC塑料颗粒带正电
B. 两种颗粒电场中均做曲线运动
C. 两种颗粒的电势能变化量一定相等
D. PP塑料颗粒机械能的增加量等于其电势能的减少量
5. 如图所示,在竖直平面内,一木条悬挂在离地足够高处,P为木条上的一点,A点与P点之间的距离为L。某时刻一小球从A点以速度v沿AP方向抛出,同时木条由静止释放。小球从抛出至击中木条所用时间为t。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 小球将击中P点, B. 小球将击中P点,
C. 小球将击中P点上方, D. 小球将击中P点上方,
6. 两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波源、的平衡位置坐标分别为,,振动周期均为。时刻的波形如图所示。0~4s时间内,处质点的振动图像为( )
A. B.
C. D.
7. 两个物块a、b用一根劲度系数的轻弹簧栓接,初始时a、b被锁定在粗糙水平桌面上,弹簧的压缩量。a、b的质量分别为、,与桌面间的动摩擦因数分别为、。取重力加速度,从解除锁定到a达到最大速度的过程中,下列说法正确的是( )
A. a、b的加速度大小之比为
B. 弹簧的弹性势能减少了0.12J
C. a速度最大时,其动能为0.015J
D. a克服摩擦力做的功为0.06J
8. 物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射后检测到的X射线中,除了有与入射波长相同的成分外,还有波长为的成分()。这是因为入射的光子与晶体中的电子发生碰撞时,要把一部分动量转移给电子,如图所示。散射前电子处于静止状态,不考虑相对论效应,X射线散射后与散射前相比( )
A. 光子的动量不变 B. 光子的动量变小
C. 波速不变 D. 波速变小
9. 2025年4月27日,天链二号05星成功发射,其发射过程可简化如下:卫星先进入半径为r的圆轨道Ⅰ,再经椭圆轨道Ⅱ,最终进入半径为6r的圆轨道Ⅲ。AB为椭圆长轴,不计卫星的质量变化。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上运动周期之比为
B. 卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ上运动的线速度之比为
C. 卫星在轨道Ⅱ上机械能大于其在轨道Ⅲ上的机械能
D. 卫星在轨道Ⅱ上B点的加速度等于其在轨道Ⅲ上B点的加速度
10. 如图所示,绝缘水平面上固定足够长的平行金属导轨,导轨右端与倾斜平行金属导轨平滑连接,导轨光滑,间距为L。虚线MN左侧区域存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。初始时,导轨上静止放置质量均为m的金属棒a、b,b与MN之间的距离为。某时刻a获得水平向右的速度,当b离开磁场区域瞬间,a的速度恰好为初速度的一半,b在倾斜轨道上运动到最大高度h后再次回到磁场(b回到磁场前,a已停止运动)。整个运动过程中a、b始终与导轨垂直且接触良好,a、b未发生碰撞,a始终未离开磁场区域。已知a、b的电阻均为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. a棒的初速度大小为
B. 在整个运动过程中,通过a棒的电荷量为
C. 在整个运动过程中,a棒上产生的热量为
D. 初始时,a棒距虚线MN距离至少为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 实验小组设计了如图所示的装置验证动量守恒定律。弧形轨道与水平轨道在E点平滑连接,先将质量为的滑块a从弧形轨道上O点由静止释放,最终停在水平轨道上F点,测得EF间距为。然后将质量为的滑块b放在E处,将滑块a再次从O点由静止释放,滑块a、b发生正碰,最终分别停在P、Q点,测得EP、EQ间距分别为、,两滑块与水平轨道之间的动摩擦因数相同。
(1)两滑块质量应满足______(选填“>”“=”或“<”)。
(2)在误差允许范围内,若表达式____________成立(用、、、、表示),可验证滑块a、b碰撞过程中动量守恒。
(3)本实验中,产生误差可能的原因有:______________________________。(写出一条即可)
12. 实验小组设计了图甲所示的电路测量一粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)主要实验步骤如下:
①用螺旋测微器测量金属丝的直径d,某次测量结果如图乙所示,此时读数为______mm;测量过程中,实验小组在金属丝的不同位置进行多次测量取平均值,目的是减小______(选填“系统误差”或“偶然误差”)。
②按图甲连接电路,将金属夹移至最左端,闭合开关S,改变电阻箱阻值,得到多组电阻箱阻值R和对应的电流表示数,断开开关S。在坐标纸上作出图像,如图丙所示。
③将电阻箱阻值调至合适阻值并保持不变,闭合开关S,快速移动金属夹至适当位置,记录电流表示数,断开开关S,记录金属丝接入电路的长度L。改变金属夹的位置,得到多组、L的值,在坐标纸上作出图像,如图丁所示。
(2)图丙中直线Ⅰ的斜率为,则所用电源电动势为______(用表示);图丁中直线Ⅱ的斜率为,则金属丝的电阻率为______(用、、d表示)。
(3)电流表和电源内阻对金属丝电阻率的测量______影响(选填“有”或“无”)。
13. 如图所示,在空易拉罐中插入一根横截面积的透明吸管,接口用蜡密封,吸管内有一段长度不计的油柱,易拉罐水平放置在调温装置中,右端管口恰好伸出调温装置与外界大气相通,以吸管在易拉罐口位置为坐标原点O,沿吸管向右为x轴正方向建立坐标轴。调温装置温度从17℃缓慢上升至27℃的过程中,油柱刚好从原点O移动到处。外界大气压强恒定,罐内气体视为理想气体。求:
(1)易拉罐的容积;
(2)摄氏温度t与油柱位置坐标之间的函数关系式。
14. 中性粒子分析器可将难以直接探测的中性原子转化为带电粒子,再利用带电粒子探测技术进行分析,简化装置如图所示,以O点为坐标原点建立直角坐标系xOy,第一象限内可加垂直坐标平面向外,磁感应强度大小为B的匀强磁场;也可加沿y轴负方向、电场强度大小为E的匀强电场。某种中性原子电离产生电量均为+q的高速离子束,其中一离子在坐标平面内从O点以一定速率与x轴成θ=30°角射入第一象限,一段时间后经过P(l,)点。不计离子重力和离子间的相互作用力。
(1)若仅在第一象限内加匀强磁场,求离子经过P点时的动量大小;
(2)若仅在第一象限内加匀强电场,求离子经过P点时的动能大小。
15. 如图所示,足够长的光滑斜面上有长的木板b,b最上端有可视为质点的物块a。距离b下端处固定一弹性挡板P,b每次与挡板P相碰后均以原速率弹回,且碰撞时间极短。已知a和b的质量均为,斜面倾角,a、b之间的动摩擦因数,取,,重力加速度。某时刻将a、b同时由静止释放,求:
(1)b第一次和挡板P碰撞前瞬间,b的速度大小;
(2)b和挡板P第一次碰撞到第二次碰撞的过程中,a相对b的位移大小;
(3)从开始运动到a从b上滑落的过程中,a对b做的功。
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普通高中2026届高三摸底诊断测试
物 理
注意事项:
1.答卷前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上,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。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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,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. 比赛正如火如荼进行。守门员发门球时,以一定的初速度将足球水平踢出,足球在草地上做匀减速直线运动,经2s运动到离发球点15m的后卫处,此时速度为初速度的一半。则足球被踢出时的初速度大小为( )
A. 5m/s B. 10m/s C. 15m/s D. 20m/s
【答案】B
【解析】
【详解】根据匀变速直线运动规律可得
解得
故选B。
2. 如图所示,O为正方形abcd的几何中心,e、f分别为ab、cd的中点。通电长直导线(图中未画出)经过O点且与abcd所在平面垂直,空间存在平行于ab边向右、磁感应强度大小为B的匀强磁场。已知e点的磁感应强度为0。下列说法正确的是( )
A. a、b两点磁感应强度相同 B. a、d两点磁感应强度相同
C. f点磁感应强度大小为0 D. f点磁感应强度大小为2B
【答案】D
【解析】
【详解】A B.因e点的磁感应强度为0,说明直线电流在e点产生的磁场的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度等大、反向,据右手螺旋定则得直线电流的方向是垂直纸面出来的,直线电流在a、b两点产生的磁场的磁感应强度大小相等,方向不同,故a、b两点的合磁感应强度不相同;同理直线电流在a、d两点产生的磁场的磁感应强度大小相等,方向不同,故a、d两点的合磁感应强度不相同,故AB错误;
CD.直线电流在f点产生的磁场与匀强磁场等大、同向,故f点磁感应强度大小为2B,故C错误,D正确。
故选D。
3. 如图甲所示,竖直墙壁上固定3个挂钉A、B、C,挂钉均与墙面垂直且在同一水平线上,用质量不计的网兜把篮球挂在挂钉A、B上,侧视图如图乙所示。不计挂钉的大小及一切摩擦,若将篮球挂于挂钉A、C上,稳定时( )
A. 悬绳的拉力变小 B. 悬绳的拉力变大
C. 篮球对墙壁的压力变小 D. 篮球对墙壁的压力不变
【答案】B
【解析】
【详解】篮球受四个力,重力mg(竖直向下)、两悬绳的拉力T1和T2(大小相等,T1=T2=T),墙壁的支持力。设两悬绳夹角为2α,两悬绳所在的平面与竖直墙壁的夹角为,可知
篮球对墙壁的压力
若将篮球由挂于挂钉A、B上变为挂于挂钉A、C上时,稳定时则α角变大,β变大,则T变大,N变大,即悬绳的拉力变大,篮球对墙壁的压力变大。
故选B。
4. 废旧塑料回收中常用静电分选技术精准分离不同材质的塑料颗粒,其装置简化图如图所示,在水平向右的匀强电场中,带电的PVC、PP塑料颗粒由O点静止释放,分别落入收集器1、2中。忽略颗粒间的相互作用及空气阻力,颗粒从O点运动到收集器的过程中,下列说法正确的是( )
A. PVC塑料颗粒带正电
B. 两种颗粒在电场中均做曲线运动
C. 两种颗粒的电势能变化量一定相等
D. PP塑料颗粒机械能的增加量等于其电势能的减少量
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场方向水平向右,PVC颗粒落入左侧的收集器1,说明PVC的电场力方向向左,与电场方向相反,因此PVC带负电,故A错误;
B.颗粒由静止释放,受恒定的重力和匀强电场的电场力,合力为恒力,初速度为零,因此颗粒沿合力方向做匀加速直线运动,不是曲线运动,故B错误;
C.电势能变化量的大小等于电场力做功的大小,即
两种颗粒的电荷量、水平位移都不一定相等,因此电势能变化量不一定相等,故C错误;
D.颗粒运动过程中只有重力和电场力做功,重力做功不改变机械能,因此机械能的增加量等于电场力做的功;根据功能关系,电场力做功的大小等于电势能的减少量,因此PP颗粒机械能的增加量等于其电势能的减少量,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,在竖直平面内,一木条悬挂在离地足够高处,P为木条上的一点,A点与P点之间的距离为L。某时刻一小球从A点以速度v沿AP方向抛出,同时木条由静止释放。小球从抛出至击中木条所用时间为t。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 小球将击中P点, B. 小球将击中P点,
C. 小球将击中P点上方, D. 小球将击中P点上方,
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意,把小球的运动分解成竖直方向的自由落体运动和沿方向的匀速直线运动,则小球相对木条做沿方向的匀速直线运动, 可知,将击中P点,且所需时间。
故选A。
6. 两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波源、的平衡位置坐标分别为,,振动周期均为。时刻的波形如图所示。0~4s时间内,处质点的振动图像为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由波形图可知,两列简谐横波的波长均为,且已知周期,因此波速
则的振动传播到处的时间
的振动波传播到处的时间
在,两列波都未到达处,处的位移始终为0。在,只有的振动传播到处,则处的质点先从平衡位置沿轴正方向运动到最大位移处,再回到平衡位置。在,两列波均到达处,且运动方向相同,则处为振动的加强点,叠加后的振幅为
叠加后处的质点先从平衡位置沿轴负方向运动到处,再从处沿轴正方向运动到处,最后回到平衡位置,C选项的振动图像符合描述。
故选C。
7. 两个物块a、b用一根劲度系数的轻弹簧栓接,初始时a、b被锁定在粗糙水平桌面上,弹簧的压缩量。a、b的质量分别为、,与桌面间的动摩擦因数分别为、。取重力加速度,从解除锁定到a达到最大速度的过程中,下列说法正确的是( )
A. a、b的加速度大小之比为
B. 弹簧的弹性势能减少了0.12J
C. a速度最大时,其动能为0.015J
D. a克服摩擦力做的功为0.06J
【答案】C
【解析】
【详解】A.对a、b及弹簧组成的系统整体受力分析,解除锁定后,a受到的摩擦力大小为
方向水平向右,b受到的摩擦力
方向水平向左,由牛顿第二定律有,
可得,故A错误;
B. a速度最大时,所受合外力为零,对a受力分析则有
解得
弹性势能的减少量等于弹力所做的功,而弹力所做的功根据如图所示的图像可得
则此过程中,弹簧弹性势能的减少了,故B错误;
C.根据上述分析可知,整个系统所受合外力为零,系统动量守恒,设a的最大速度为,此时b的速度为,选取a的速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得
两边同时乘以,则有
即
结合位移关系可知
根据功能关系可得
联立解得a速度最大时,其动能为,故C正确;
D.结合上述分析可得
则a克服摩擦力做的功为,故D错误。
故选C。
8. 物理学家康普顿在研究石墨对X射线散射时,发现在散射后检测到的X射线中,除了有与入射波长相同的成分外,还有波长为的成分()。这是因为入射的光子与晶体中的电子发生碰撞时,要把一部分动量转移给电子,如图所示。散射前电子处于静止状态,不考虑相对论效应,X射线散射后与散射前相比( )
A. 光子的动量不变 B. 光子的动量变小
C. 波速不变 D. 波速变小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.光子的动量满足关系
由题意可知散射后X射线波长 ,代入公式可得散射后光子动量
因此光子动量变小,故A错误,B正确。
CD.X射线属于电磁波,散射后X射线仍在同一介质中传播,电磁波的传播速度不变,因此散射前后波速不变,故C正确,D错误。
故选BC。
9. 2025年4月27日,天链二号05星成功发射,其发射过程可简化如下:卫星先进入半径为r的圆轨道Ⅰ,再经椭圆轨道Ⅱ,最终进入半径为6r的圆轨道Ⅲ。AB为椭圆长轴,不计卫星的质量变化。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上运动的周期之比为
B. 卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ上运动的线速度之比为
C. 卫星在轨道Ⅱ上的机械能大于其在轨道Ⅲ上的机械能
D. 卫星在轨道Ⅱ上B点的加速度等于其在轨道Ⅲ上B点的加速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A.圆轨道Ⅰ的半长轴即为轨道半径,有
椭圆轨道Ⅱ的近地点距地心,远地点距地心,因此半长轴
根据开普勒第三定律,可得
代入、,解得,故A错误;
B.卫星在圆轨道上做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,得
整理得线速度
轨道Ⅰ半径、轨道Ⅲ半径,因此线速度之比
即,故B正确;
C.卫星从椭圆轨道Ⅱ变轨到圆轨道Ⅲ,需要在点点火加速,外力做正功,机械能增加,因此轨道Ⅱ的机械能小于轨道Ⅲ的机械能,故C错误;
D.卫星受万有引力作用,由牛顿第二定律,得
解得
因此卫星无论在轨道Ⅱ还是轨道Ⅲ,点到地心的距离相同,点的加速度相等,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,绝缘水平面上固定足够长的平行金属导轨,导轨右端与倾斜平行金属导轨平滑连接,导轨光滑,间距为L。虚线MN左侧区域存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。初始时,导轨上静止放置质量均为m的金属棒a、b,b与MN之间的距离为。某时刻a获得水平向右的速度,当b离开磁场区域瞬间,a的速度恰好为初速度的一半,b在倾斜轨道上运动到最大高度h后再次回到磁场(b回到磁场前,a已停止运动)。整个运动过程中a、b始终与导轨垂直且接触良好,a、b未发生碰撞,a始终未离开磁场区域。已知a、b的电阻均为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. a棒的初速度大小为
B. 在整个运动过程中,通过a棒的电荷量为
C. 在整个运动过程中,a棒上产生的热量为
D. 初始时,a棒距虚线MN的距离至少为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.b离开磁场后到最高点的过程中,根据动能定理,可得
解得b离开磁场时根据动量守恒定律
可得a的初速度,故A正确;
D.从a开始运动,到b离开磁场的过程,根据法拉第电磁感应定律
电流定义式
闭合电路欧姆定律
安培力公式
以水平向右为正方向,对a应用动量定理,可得
其中,a比b多向右移动的距离为
可得
b离开磁场后,对a单独应用动量定理,可得
a继续向右移动的距离为
由法拉第电磁感应定律可得
化简得
b从离开磁场到返回磁场的过程,根据能量守恒,可得到b返回磁场的速度大小为,水平向左,b返回磁场后,对a、b棒整体受力分析,可知整体水平方向受到的合力为零,水平方向动量守恒,得到a、b棒稳定时的末速度大小满足
解得
水平向左,以水平向左为正方向,对a应用动量定理,可得
对b应用动量定理
两棒的位移满足
由法拉第电磁感应定律可得
联立可得b棒比a棒多向左运动的距离
结合a、b棒始终未发生碰撞,可得到a初始与虚线的距离xa=x1+x0+x2+Δx
化简得,故D正确;
B.在全过程,对a应用动量定理,可得
通过a的电荷量为
解得,故B错误;
C.在整个运动过程中,对整体应用能量守恒,可得a棒上产生的热量满足
解得,故C错误。
故选AD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 实验小组设计了如图所示的装置验证动量守恒定律。弧形轨道与水平轨道在E点平滑连接,先将质量为的滑块a从弧形轨道上O点由静止释放,最终停在水平轨道上F点,测得EF间距为。然后将质量为的滑块b放在E处,将滑块a再次从O点由静止释放,滑块a、b发生正碰,最终分别停在P、Q点,测得EP、EQ间距分别为、,两滑块与水平轨道之间的动摩擦因数相同。
(1)两滑块质量应满足______(选填“>”“=”或“<”)。
(2)在误差允许范围内,若表达式____________成立(用、、、、表示),可验证滑块a、b碰撞过程中动量守恒。
(3)本实验中,产生误差可能原因有:______________________________。(写出一条即可)
【答案】(1)> (2)
(3)滑块a、b运动的距离测量有误差
【解析】
【小问1详解】
验证动量守恒实验中,为了防止滑块a碰撞后反弹,保证碰撞后滑块a仍向前运动,需要滑块a的质量大于滑块b的质量,即
【小问2详解】
对水平轨道上运动的滑块,由动能定理,得
整理得
即碰撞前入射滑块a到达E点的速度
碰撞后a的速度
碰撞后b的速度
若碰撞过程动量守恒,满足
将速度代入后,整理可得到表达式
【小问3详解】
实验误差可能来源于滑块a、b运动的距离测量有误差,滑块与轨道摩擦力不均匀,滑块a释放位置有偏差,滑块a、b不能完全正碰等。
12. 实验小组设计了图甲所示的电路测量一粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)主要实验步骤如下:
①用螺旋测微器测量金属丝的直径d,某次测量结果如图乙所示,此时读数为______mm;测量过程中,实验小组在金属丝的不同位置进行多次测量取平均值,目的是减小______(选填“系统误差”或“偶然误差”)。
②按图甲连接电路,将金属夹移至最左端,闭合开关S,改变电阻箱阻值,得到多组电阻箱阻值R和对应的电流表示数,断开开关S。在坐标纸上作出图像,如图丙所示。
③将电阻箱阻值调至合适阻值并保持不变,闭合开关S,快速移动金属夹至适当位置,记录电流表示数,断开开关S,记录金属丝接入电路的长度L。改变金属夹的位置,得到多组、L的值,在坐标纸上作出图像,如图丁所示。
(2)图丙中直线Ⅰ的斜率为,则所用电源电动势为______(用表示);图丁中直线Ⅱ的斜率为,则金属丝的电阻率为______(用、、d表示)。
(3)电流表和电源内阻对金属丝电阻率的测量______影响(选填“有”或“无”)。
【答案】(1) ①. 0.547##0.546##0.548 ②. 偶然误差
(2) ①. ②.
(3)无
【解析】
【小问1详解】
[1]根据螺旋测微器读数规则,可知读数为
[2]多次测量不同位置取平均值,目的是减小偶然误差。系统误差是由实验方法或仪器本身决定的,无法通过多次测量减小。
【小问2详解】
[1]根据闭合电路欧姆定律,可得
整理得
因此图像的斜率
解得
[2]接入电路的金属丝长度为,金属丝电阻
电阻箱阻值保持不变,根据闭合电路的欧姆定律,可得
整理得
因此图像的斜率
代入,整理得
【小问3详解】
电流表内阻和电源内阻仅出现在图像的截距项中,不影响斜率、,最终推导结果中、被消去,因此对电阻率测量无影响。
13. 如图所示,在空易拉罐中插入一根横截面积透明吸管,接口用蜡密封,吸管内有一段长度不计的油柱,易拉罐水平放置在调温装置中,右端管口恰好伸出调温装置与外界大气相通,以吸管在易拉罐口位置为坐标原点O,沿吸管向右为x轴正方向建立坐标轴。调温装置温度从17℃缓慢上升至27℃的过程中,油柱刚好从原点O移动到处。外界大气压强恒定,罐内气体视为理想气体。求:
(1)易拉罐的容积;
(2)摄氏温度t与油柱位置坐标之间的函数关系式。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
时,热力学温度
封闭气体的体积
时,热力学温度
封闭气体的体积
升温过程中罐内气体压强始终等于外界大气压,为等压变化,由盖-吕萨克定律,得
解得
【小问2详解】
温度时,封闭气体的体积为
由盖-吕萨克定律得
解得
14. 中性粒子分析器可将难以直接探测的中性原子转化为带电粒子,再利用带电粒子探测技术进行分析,简化装置如图所示,以O点为坐标原点建立直角坐标系xOy,第一象限内可加垂直坐标平面向外,磁感应强度大小为B的匀强磁场;也可加沿y轴负方向、电场强度大小为E的匀强电场。某种中性原子电离产生电量均为+q的高速离子束,其中一离子在坐标平面内从O点以一定速率与x轴成θ=30°角射入第一象限,一段时间后经过P(l,)点。不计离子重力和离子间的相互作用力。
(1)若仅在第一象限内加匀强磁场,求离子经过P点时动量大小;
(2)若仅在第一象限内加匀强电场,求离子经过P点时的动能大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
小问1详解】
若第一象限内为匀强磁场,离子从O点运动到P点的运动轨迹如图所示
设离子质量为m,在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,速率为v0,由几何关系得
解得
离子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得
离子的动量大小为
解得
【小问2详解】
若第一象限内为匀强电场,离子在电场中的运动轨迹如图所示
设离子在电场中运动的时间为t,沿x轴方向运动的距离为x,由几何关系得
解得
离子在电场中运动的加速度大小为
由运动的分解得,
离子的动能为
解得
15. 如图所示,足够长的光滑斜面上有长的木板b,b最上端有可视为质点的物块a。距离b下端处固定一弹性挡板P,b每次与挡板P相碰后均以原速率弹回,且碰撞时间极短。已知a和b的质量均为,斜面倾角,a、b之间的动摩擦因数,取,,重力加速度。某时刻将a、b同时由静止释放,求:
(1)b第一次和挡板P碰撞前瞬间,b的速度大小;
(2)b和挡板P第一次碰撞到第二次碰撞的过程中,a相对b的位移大小;
(3)从开始运动到a从b上滑落的过程中,a对b做的功。
【答案】(1)5m/s
(2)6m (3)-25J
【解析】
【小问1详解】
b由静止开始运动到与挡板P碰撞前,a、b一起以加速度向下做匀加速直线运动。由牛顿第二定律得
解得:
设b第一次与挡板P碰撞前瞬间的速度大小为,由匀变速直线运动的规律得
解得:
【小问2详解】
b与挡板P第一次碰撞向上反弹,对a由牛顿第二定律得
解得:
对b由牛顿第二定律得
解得:
b与挡板P第一次碰撞后反弹向上运动,设经时间t速度减为0,可得
解得:
b反弹后先向上做匀减速直线运动,速度减小为0后向下做匀加速运动,由于b向下运动过程中速度始终小于a的速度,因此a、b的受力不变,加速度不变。b每次与挡板P碰撞的速度大小均为5m/s,a、b的速度随时间变化的图像如图所示。b与挡板P第一次碰撞到第二次碰撞过程中,a、b的位移大小分别为,
相对位移
解得:
【小问3详解】
同(2)可知b与挡板P第二次碰撞到第三次碰撞、第三次碰撞到第四次碰撞过程中,a相对b的位移大小分别为:,
b与挡板P第四次碰撞后瞬间,a与b下端之间的距离
设b与挡板P第四次碰撞后到a从b上滑落的时间为,第四次碰撞后瞬间a的速度大小为,则对a,,
对b,
相对位移
解得:
说明b减速到零时,a刚好从b上滑落。时间内,a对b做的总功为零,因此a在b上的整个运动过程中,a对b做的功为
解得:
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