内容正文:
物理试卷
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 大量氢原子处于、、、的四个状态,处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁,下列说法正确的是( )
A. 最多可以观测到种波长的光
B. 从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线
C. 波长最长的光对应的是从跃迁到的情况
D. 观测到的光中如果只有一种能使某金属发生光电效应,那一定是波长最短的光
【答案】D
【解析】
【详解】A.由n=4到低能级跃迁时可能的跃迁有6种:、、、、、。计算各能级差均不同( 分别为0.661 eV、2.55 eV、12.75 eV、1.889 eV、12.089 eV、10.2 eV),故最多可观测到6种波长的光,不是3种,故A错误。
B.γ射线能量通常大于,而氢原子跃迁最大能量为的12.75 eV,远低于γ射线能量,故不可能辐射γ射线,故B错误。
C.波长最长对应最小能级差,即跃迁(),不是 (),故C错误。
D.波长最短的光能量最大(,)。若只有一种光能使金属发生光电效应,则其光子能量必须大于金属逸出功。因此只有能量最大的光(即波长最短)可能满足“只有一种”的条件,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,是子弹以超音速飞行打入硅胶模型内部的冲击波示意图,假设子弹射入后速度不衰减,仍保持原速率直线运动,并持续向四周发出波速恒定且小于波源速度的冲击波,则各波形成的包络面在二维平面上的几何形状为( )
A. 双曲线的一支 B. 抛物线 C. 正弦线 D. “V”形相交线
【答案】D
【解析】
【详解】子弹以超音速飞行,同时向四周发出波速为()的冲击波。在任意时刻,子弹位于点,而它在时刻发出的波,其波前已经传播到了以为圆心、半径为的圆上。所有这些波前的公切线,就构成了马赫锥的侧面。在二维平面上,这些公切线表现为两条相交于子弹当前位置的直线,形成了一个“V”字形。
故选D。
3. 关于下列四幅图说法正确的是( )
A. 图甲中三角形导线框绕轴匀速转动产生直流电
B. 图乙中周期性变化的磁场可以产生电磁波
C. 图丙中强磁体从铝管中静止下落做自由落体运动
D. 图丁为磁流体发电机装置,A极板电势高
【答案】B
【解析】
【详解】A.闭合线圈绕着与匀强磁场方向垂直的轴匀速转动,会产生正弦式交变电流,故A错误;
B.周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,如此循环往复,就会形成电磁波,故B正确;
C.强磁体从铝管中静止下落,铝管中会产生涡流效应,感应电流的磁场将会对下落的强磁体也产生阻力作用,故强磁体不做自由落体运动,故C错误;
D.由图根据左手定则可知,正电荷向下偏转,则B板带正电,电势较高,故D错误。
故选B 。
4. 交食双星系统由一颗较亮的主星与一颗较暗的伴星组成,两颗星球在相互引力作用下围绕连线上某点做匀速圆周运动。观测者与双星系统距离遥远,但由于双星相互遮挡可以得到如图所示的亮度变化。已知主星的质量和轨道半径分别为、,伴星的质量和轨道半径分别为、,万有引力常量和常数,则有( )
A.
B.
C. 主星与伴星的向心加速度之比为
D. 主星与伴星匀速圆周运动的动能之比为
【答案】D
【解析】
【详解】AD.主星和伴星做匀速圆周运动的角速度相等,周期相等,所需的向心力由彼此间的万有引力提供,故二者所需向心力相等,有
求得
主星与伴星匀速圆周运动的动能之比为,故A错误,D正确;
B.对主星和伴星,根据万有引力提供向心力分别有,
其中
联立得,故B错误;
C.主星与伴星的向心加速度之比为,故C错误。
故选D。
5. 一辆质量为的新型电动车在水平平直的道路上进行加速测试。电动车由静止开始以的恒定功率加速前进,最终达到最大的运行速度后停止测试缓慢减速至停止。若此电动车加速过程中速度大小为时,加速度为,且行驶过程中受到的阻力大小不变。下列说法正确的是( )
A. 电动车所受的阻力大小为
B. 电动车所受的阻力大小为
C. 电动车所能达到的最大速度为
D. 若加速过程持续,则加速距离为
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据P=Fv
可得当速度时,牵引力
根据牛顿第二定律
代入数据解得,故A正确,B错误。
C.最大速度时牵引力等于阻力,即,故C错误;
D.根据动能定理,有
解得,故D错误。
故选A。
6. 如图,木板m1足够长,静止在光滑水平地面上,物块m3静止在木板右侧,m3左端固定一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧处于自然状态。滑块m2以水平向右的速度v0滑上木板m1,m2与m1速度相等时m1刚好与弹簧接触,此后再经过时间t0弹簧压缩量最大,并且m2与m1恰好能始终保持相对静止。已知m1、m2和m3的质量均为m,弹簧始终处在弹性限度内,弹性势能Ep与形变量x的关系为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,下列说法不正确的是( )
A. 木板刚接触弹簧时速度
B. 弹簧的最大压缩量
C. 弹簧压缩量最大时,m3的位移大小为
D. m2与m1间的动摩擦因数
【答案】B
【解析】
【详解】A.设木板刚接触弹簧时速度为,则以m1和整体作为研究对象,对其列动量守恒定律方程有,解得,故A正确;
B.当和m3共速时,弹簧的压缩量最大,以、以及m3整体作为研究对象,对其列动量守恒定律方程有,解得共同的速度为
设此时弹簧的最大压缩量为,则由能量守恒定律有
解得,故B错误;
C.m1、m2和m3组成的系统动量守恒有
对应三者的位移关系有
由选项B可知弹簧的最大压缩量为
联立解得
故C正确;
D.弹簧压缩过程中,和的合力等于弹簧的弹力,由于和相对静止,说明二者间的静摩擦力提供的加速度,且弹簧压缩到最大时静摩擦力达到最大值(等于滑动摩擦力)。设弹簧压缩到最大时和的加速度为,则对和整体列牛顿第二定律方程有
此时对列牛顿第二定律方程有
联立解得与间的动摩擦因数为,故D正确。
由于本题选择错误的,故选B。
7. 某发电机原理如图甲所示,金属线框匝数为,阻值为,在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示,其周期为。则线框转动一周的过程中( )
A. 线框内电流方向不变 B. 线框电动势的最大值为
C. 流过电阻的电荷量为 D. 流过电阻的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.当线框转动时,框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次,而线圈和外电路接点处通过换向器,保证流过电阻的电流方向不发生变化,故A错误;
B.依题意,电阻的阻值与金属框的阻值相等,且电阻两端的电压的最大值为,根据闭合电路欧姆定律,金属框中电动势的最大值为,故B错误;
CD.
交流电电动势的最大值
线圈转过半周,则流过电阻的电荷量为
其中
平均电动势
则金属框转过一周流过电阻的电荷量为,故C错误,D正确;
故选D。
8. 如图甲所示,质量分别为1kg、2kg、3kg的三个物块A、B、C叠放在水平面上,现对物块B施加一水平向右的拉力F,物块A、B、C的加速度与水平拉力的关系如图乙(以水平向右为正)。若物块足够长,物块A、B间的动摩擦因数为μ1,物块B、C间的动摩擦因数为μ2,物块C与地面间的动摩擦因数为μ3,重力加速度下列说法正确的是( )
A. μ1=0.1 B. μ1=0.2 C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知,当时B开始有加速度,此时应该是ABC整体一起相对地面开始滑动,所以此时的F大小应等于整体与地面的最大静摩擦力,即有
得
当F2=12N,a2=1m/s2时,此时应该是AB一起与C发生相对的滑动,即有
得
当F3=21N,a3=4m/s2时,此时应该是B与A,B与C都发生相对的滑动,即有
得
故选C。
二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对得满分,选对但选不全得3分,有选错的得0分。
9. 我国自主研发的“海能-3号”波浪发电装置在南海海域成功运行。如图为t=0时刻沿x轴正方向传播的海水波的图像。圆柱形浮杆定位在x=4m处的波面上,随波浪做简谐运动,此时质点的速率为1m/s,浮杆上端固定连接200匝的圆形线圈,线圈半径r=0.25m,线圈在磁感应强度B=0.4T的辐向稳定磁场中垂直切割磁感线运动,发电系统通过匝数比的理想变压器接入R=20Ω的纯电阻负载,磁铁、变压器、纯电阻负载等固定,线圈电阻不计,下列判断正确的是( )
A. t=0时刻浮杆正随海水向上振动 B. t=0时刻发电机产生的电动势为(V)
C. 变压器副线圈输出电压的峰值为(V) D. 负载消耗的功率为(W)
【答案】BD
【解析】
【详解】A.波向x轴正方向传播,根据峰前质点上振,可知位于x坐标值4m的质点在t=0时刻,沿y轴负方向振动,所以浮杆正随海水向下振动,故A错误;
B.在t= 0时刻发电机产生的电动势的瞬时值最大且为,故B正确;
C.根据变压器电压之比与线圈匝数之比关系
解得变压器副线圈输出电压的峰值为,故C错误;
D.负载消耗的功率为,故D正确;
故选BD。
10. 下雨时,雨滴在均匀分布的空气中下落过程中受到的阻力可以表示为,其中表示空气密度,表示雨滴直径,表示雨滴下落的速率,被称之为雷诺数,其经验公式为,为流体的黏滞系数,根据以上信息判断下列说法正确的是( )
A. 雨滴下落过程中做加速度减小的加速运动
B. 雨滴下落过程中受到的阻力与雨滴速率的平方成正比
C. 雷诺数的单位为
D. 黏滞系数的单位为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.由题可知,雨滴下落过程中受到的阻力
可知雨滴下落过程中受到的阻力不是与雨滴速率的平方成正比,但是随速率的增大而增大,则加速度逐渐减小,即雨滴下落过程中做加速度减小的加速运动,当空气阻力与重力等大反向时,接下来雨滴将做匀速直线运动,故A正确,B错误;
C.根据有
即k的单位为,通过计算可知k无单位,故C错误;
D.由于k无单位,则经验公式中的三项都是没有单位的,则也没有单位,所以粘滞系数η的单位与ρvd的单位相同,为,故D正确。
故选AD。
三、非选择题:本题共5小题,共58分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 小黄同学在暗室中用图示装置做测定“重力加速度”的实验,用到的实验器材有:分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下:
①在分液漏斗内盛满清水,旋松阀门,让水滴以一定的频率一滴滴的落下:
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的频率,当频率为时,第一次看到一串仿佛固定不动的水滴;
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度;
④处理数据,得出结论:
(1)水滴滴落的时间间隔为_______s。
(2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示,根据数据计算当地重力加速度______。(结果均保留三位有效数字)
(3)小黄同学又根据图乙依次计算出点到A点的距离与所用时间t的比值,作出了的图像,如图丙所示,坐标系中已标出的坐标值为已知量,则A点的速度为_______,重力加速度为_______(均用表示)。
【答案】(1)0.04
(2)9.69 (3) ①. b ②.
【解析】
【小问1详解】
水滴滴落的时间间隔为
【小问2详解】
由逐差法可知,当地重力加速度为
【小问3详解】
由匀变速直线运动的位移与时间的关系
化简可得
则斜率
纵截距为
所以A点的速度为
重力加速度为
12. 某同学把量程为500µA内阻未知的微安表改装成量程为3V的电压表,先测量出微安表的内阻,然后对电表进行改装,最后再利用标准电压表对改装后的电压表进行校准。
该同学利用图甲测量微安表的内阻,实验器材有:微安表、电阻箱R、电源(E=1.5V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~20Ω)、滑动变阻器R2(0~20kΩ)、开关、导线。
具体实验步骤如下:
①按照图甲连接电路;
②调节滑动变阻器滑片至左端,电阻箱R接入电路阻值为零;
③闭合开关,调节滑动变阻器使微安表满偏;
④保持滑动变阻器滑片不动,调节电阻箱R,当微安表半偏时,记录电阻箱R的阻值为1500Ω。
请回答下列问题:
(1)图甲中滑动变阻器应选_______(填“R1”或“R2”);
(2)由实验操作步骤可知微安表内阻的测量值Rg=_______Ω;
(3)若按照(2)中测量的Rg,将微安表改装成量程为3V的电压表需要串联一个电阻R0,改装后用图乙所示电路对改装电压表进行校对,请先按照图乙将图丙中实验器材间的连线补充完整_______;
(4)由于内阻测量造成的误差,当标准电压表示数为2.4V时,改装电压表中微安表的示数为405µA,则R0的阻值应调至_______Ω(结果保留4位有效数字)。
【答案】(1)R1 (2)1500
(3) (4)4574
【解析】
【小问1详解】
由于本实验中滑动变阻器采用分压式接法,所以应选阻值较小的,故选R1;
【小问2详解】
由实验操作步骤可知,通过微安表的电流等于通过电阻箱的电流,可知两部分电阻相等,即微安表G内阻的测量值等于电阻箱接入电路的电阻,即
【小问3详解】
电路图,如图所示
【小问4详解】
将微安表改装成量程为3V的电压表需要串联电阻的阻值为
当微安表示数为405µA时,有
解得
当电压为2.4V时,有
解得
若调整准确,则微安表读数应为400µA,则
解得
即将改装后的电压表内阻增大了74.1Ω,即将R0的阻值变为
13. 一辆汽车以的速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机突然发现前方有一障碍物,需要立即刹车。该司机从发现障碍物到踩下刹车踏板所用的反应时间为0.5s,随即刹车系统开始工作。假设刹车系统开始工作后,汽车做匀减速直线运动,且汽车恰好到障碍物处停下。汽车开始减速后第1s内的位移为18m。求∶
(1)司机发现障碍物时汽车到障碍物的距离;
(2)司机发现障碍物后第6s内的位移。
【答案】(1)60m (2)0.5m
【解析】
【小问1详解】
由题可知汽车的初速度v0=72km/h=20m/s
该司机从发现障碍物到踩下刹车踏板所用的反应时间为,在这段时间内汽车的位移为
汽车开始减速后后速度为,则有
解得
又因为
解得刹车的加速度大小为
则汽车从刹车到减速到零的位移为
可得司机发现障碍物时汽车到障碍物的距离为
【小问2详解】
汽车从刹车到减速到零的总时间为
可知司机发现障碍物后到停止的时间为
则司机发现障碍物后第6s内的位移等于汽车停止运动前0.5s的位移,根据逆向思维可知这段位移满足
即司机发现障碍物后第6s内的位移为0.5m。
14. 如图所示,宽的导轨水平固定,导轨间存在着垂直于纸面(未画出)磁感应强度的匀强磁场,虚线框Ⅰ、Ⅱ中有定值电阻和最大阻值为20Ω的滑动变阻器R。一根与导轨等宽的金属杆在水平拉力F作用下以恒定速率向右运动,图甲和图乙分别为滑动变阻器全部接入和一半接入时沿abcd方向电势变化的图像。导轨和金属杆电阻不计,求:
(1)判断滑动变阻器R和定值电阻分别在哪个虚线框中;
(2)定值电阻的大小;
(3)金属杆运动速度大小。
【答案】(1)Ⅰ中为定值电阻,滑动变阻器R在Ⅱ中。
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
因为沿abcd方向电势降低,可见金属杆切剖磁感线产生的电动势上端高,根据右手定则判断,匀强磁场的方向垂直纸面向里,电路中的感应电流沿逆时针方向;滑动变阻器接入阻值减小时,变大,根据串联电路分压特点,说明Ⅰ中的阻值分到的电压增多,Ⅰ中为定值电阻,滑动变阻器R在Ⅱ中。
【小问2详解】
金属杆的电阻不计,有
滑动变阻器两种情况下有,
联立解得,
【小问3详解】
金属杆切割磁感线,产生感应电动势
解得
15. 如图所示,半径为L的金属圆环内部等分为两部分,两部分各有垂直于圆环平面、方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B0,与圆环接触良好的导体棒绕圆环中心O匀速转动。圆环中心和圆周用导线分别与两个半径为R的D形金属盒相连,D形盒处于真空环境且内部存在着磁感应强度为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里。t=0时刻导体棒从如图所示位置开始运动,同时在D形盒内中心附近的A点,由静止释放一个质量为m,电荷量为-q(q>0)的带电粒子,粒子每次通过狭缝都能得到加速,最后恰好从D形盒边缘出口射出。不计粒子重力及所有电阻,忽略粒子在狭缝中运动的时间,导体棒始终以最小角速度ω(未知)转动,求:
(1)ω的大小;
(2)粒子在狭缝中加速的次数;
(3)考虑实际情况,粒子在狭缝中运动的时间不能忽略,求狭缝宽度d的取值范围。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据洛伦兹力充当向心力,有
得
又
故棒的角速度最小值为
(2)根据洛伦兹力充当向心力
可得粒子离开加速器的速度为
由法拉第电磁感应定律,导体棒切割磁感线的电动势为
根据动能定理
得加速的次数为
(3)带电粒子在电场中的加速度为
粒子在电场中做匀加速直线运动,满足
为保证粒子一直加速,应满足
且,解得
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物理试卷
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 大量氢原子处于、、、的四个状态,处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁,下列说法正确的是( )
A. 最多可以观测到种波长的光
B. 从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线
C. 波长最长的光对应的是从跃迁到的情况
D. 观测到的光中如果只有一种能使某金属发生光电效应,那一定是波长最短的光
2. 如图所示,是子弹以超音速飞行打入硅胶模型内部的冲击波示意图,假设子弹射入后速度不衰减,仍保持原速率直线运动,并持续向四周发出波速恒定且小于波源速度的冲击波,则各波形成的包络面在二维平面上的几何形状为( )
A. 双曲线的一支 B. 抛物线 C. 正弦线 D. “V”形相交线
3. 关于下列四幅图说法正确的是( )
A. 图甲中三角形导线框绕轴匀速转动产生直流电
B. 图乙中周期性变化的磁场可以产生电磁波
C. 图丙中强磁体从铝管中静止下落做自由落体运动
D. 图丁为磁流体发电机装置,A极板电势高
4. 交食双星系统由一颗较亮的主星与一颗较暗的伴星组成,两颗星球在相互引力作用下围绕连线上某点做匀速圆周运动。观测者与双星系统距离遥远,但由于双星相互遮挡可以得到如图所示的亮度变化。已知主星的质量和轨道半径分别为、,伴星的质量和轨道半径分别为、,万有引力常量和常数,则有( )
A.
B.
C. 主星与伴星的向心加速度之比为
D. 主星与伴星匀速圆周运动的动能之比为
5. 一辆质量为的新型电动车在水平平直的道路上进行加速测试。电动车由静止开始以的恒定功率加速前进,最终达到最大的运行速度后停止测试缓慢减速至停止。若此电动车加速过程中速度大小为时,加速度为,且行驶过程中受到的阻力大小不变。下列说法正确的是( )
A. 电动车所受的阻力大小为
B. 电动车所受的阻力大小为
C. 电动车所能达到的最大速度为
D. 若加速过程持续,则加速距离为
6. 如图,木板m1足够长,静止在光滑水平地面上,物块m3静止在木板右侧,m3左端固定一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧处于自然状态。滑块m2以水平向右的速度v0滑上木板m1,m2与m1速度相等时m1刚好与弹簧接触,此后再经过时间t0弹簧压缩量最大,并且m2与m1恰好能始终保持相对静止。已知m1、m2和m3的质量均为m,弹簧始终处在弹性限度内,弹性势能Ep与形变量x的关系为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,下列说法不正确的是( )
A. 木板刚接触弹簧时速度
B. 弹簧的最大压缩量
C. 弹簧压缩量最大时,m3的位移大小为
D. m2与m1间的动摩擦因数
7. 某发电机原理如图甲所示,金属线框匝数为,阻值为,在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示,其周期为。则线框转动一周的过程中( )
A. 线框内电流方向不变 B. 线框电动势的最大值为
C. 流过电阻的电荷量为 D. 流过电阻的电荷量为
8. 如图甲所示,质量分别为1kg、2kg、3kg的三个物块A、B、C叠放在水平面上,现对物块B施加一水平向右的拉力F,物块A、B、C的加速度与水平拉力的关系如图乙(以水平向右为正)。若物块足够长,物块A、B间的动摩擦因数为μ1,物块B、C间的动摩擦因数为μ2,物块C与地面间的动摩擦因数为μ3,重力加速度下列说法正确的是( )
A. μ1=0.1 B. μ1=0.2 C. D.
二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对得满分,选对但选不全得3分,有选错的得0分。
9. 我国自主研发的“海能-3号”波浪发电装置在南海海域成功运行。如图为t=0时刻沿x轴正方向传播的海水波的图像。圆柱形浮杆定位在x=4m处的波面上,随波浪做简谐运动,此时质点的速率为1m/s,浮杆上端固定连接200匝的圆形线圈,线圈半径r=0.25m,线圈在磁感应强度B=0.4T的辐向稳定磁场中垂直切割磁感线运动,发电系统通过匝数比的理想变压器接入R=20Ω的纯电阻负载,磁铁、变压器、纯电阻负载等固定,线圈电阻不计,下列判断正确的是( )
A. t=0时刻浮杆正随海水向上振动 B. t=0时刻发电机产生的电动势为(V)
C. 变压器副线圈输出电压的峰值为(V) D. 负载消耗的功率为(W)
10. 下雨时,雨滴在均匀分布的空气中下落过程中受到的阻力可以表示为,其中表示空气密度,表示雨滴直径,表示雨滴下落的速率,被称之为雷诺数,其经验公式为,为流体的黏滞系数,根据以上信息判断下列说法正确的是( )
A. 雨滴下落过程中做加速度减小的加速运动
B. 雨滴下落过程中受到的阻力与雨滴速率的平方成正比
C. 雷诺数的单位为
D. 黏滞系数的单位为
三、非选择题:本题共5小题,共58分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 小黄同学在暗室中用图示装置做测定“重力加速度”的实验,用到的实验器材有:分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下:
①在分液漏斗内盛满清水,旋松阀门,让水滴以一定的频率一滴滴的落下:
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的频率,当频率为时,第一次看到一串仿佛固定不动的水滴;
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度;
④处理数据,得出结论:
(1)水滴滴落的时间间隔为_______s。
(2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示,根据数据计算当地重力加速度______。(结果均保留三位有效数字)
(3)小黄同学又根据图乙依次计算出点到A点的距离与所用时间t的比值,作出了的图像,如图丙所示,坐标系中已标出的坐标值为已知量,则A点的速度为_______,重力加速度为_______(均用表示)。
12. 某同学把量程为500µA内阻未知的微安表改装成量程为3V的电压表,先测量出微安表的内阻,然后对电表进行改装,最后再利用标准电压表对改装后的电压表进行校准。
该同学利用图甲测量微安表的内阻,实验器材有:微安表、电阻箱R、电源(E=1.5V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~20Ω)、滑动变阻器R2(0~20kΩ)、开关、导线。
具体实验步骤如下:
①按照图甲连接电路;
②调节滑动变阻器滑片至左端,电阻箱R接入电路阻值为零;
③闭合开关,调节滑动变阻器使微安表满偏;
④保持滑动变阻器滑片不动,调节电阻箱R,当微安表半偏时,记录电阻箱R的阻值为1500Ω。
请回答下列问题:
(1)图甲中滑动变阻器应选_______(填“R1”或“R2”);
(2)由实验操作步骤可知微安表内阻的测量值Rg=_______Ω;
(3)若按照(2)中测量的Rg,将微安表改装成量程为3V的电压表需要串联一个电阻R0,改装后用图乙所示电路对改装电压表进行校对,请先按照图乙将图丙中实验器材间的连线补充完整_______;
(4)由于内阻测量造成的误差,当标准电压表示数为2.4V时,改装电压表中微安表的示数为405µA,则R0的阻值应调至_______Ω(结果保留4位有效数字)。
13. 一辆汽车以的速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机突然发现前方有一障碍物,需要立即刹车。该司机从发现障碍物到踩下刹车踏板所用的反应时间为0.5s,随即刹车系统开始工作。假设刹车系统开始工作后,汽车做匀减速直线运动,且汽车恰好到障碍物处停下。汽车开始减速后第1s内的位移为18m。求∶
(1)司机发现障碍物时汽车到障碍物的距离;
(2)司机发现障碍物后第6s内的位移。
14. 如图所示,宽的导轨水平固定,导轨间存在着垂直于纸面(未画出)磁感应强度的匀强磁场,虚线框Ⅰ、Ⅱ中有定值电阻和最大阻值为20Ω的滑动变阻器R。一根与导轨等宽的金属杆在水平拉力F作用下以恒定速率向右运动,图甲和图乙分别为滑动变阻器全部接入和一半接入时沿abcd方向电势变化的图像。导轨和金属杆电阻不计,求:
(1)判断滑动变阻器R和定值电阻分别在哪个虚线框中;
(2)定值电阻的大小;
(3)金属杆运动速度大小。
15. 如图所示,半径为L的金属圆环内部等分为两部分,两部分各有垂直于圆环平面、方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B0,与圆环接触良好的导体棒绕圆环中心O匀速转动。圆环中心和圆周用导线分别与两个半径为R的D形金属盒相连,D形盒处于真空环境且内部存在着磁感应强度为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里。t=0时刻导体棒从如图所示位置开始运动,同时在D形盒内中心附近的A点,由静止释放一个质量为m,电荷量为-q(q>0)的带电粒子,粒子每次通过狭缝都能得到加速,最后恰好从D形盒边缘出口射出。不计粒子重力及所有电阻,忽略粒子在狭缝中运动的时间,导体棒始终以最小角速度ω(未知)转动,求:
(1)ω的大小;
(2)粒子在狭缝中加速的次数;
(3)考虑实际情况,粒子在狭缝中运动的时间不能忽略,求狭缝宽度d的取值范围。
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