内容正文:
物 理 试 题
本试卷满分100分,考试时间75 分钟。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.近年来,我国自主研发的全超导托卡马克核聚变实验装置即“人造太阳”(如图)屡获突破,其原理是将高速运动的氘核、氚核约束在一定空间内,使两者碰撞,发生核反应一,生成氦核 和粒子X并释放能量,因自然界中氚核数量稀少,需要让X撞击约束器内壁上的锂 ,发生反应二,生成一个氚核和另一粒子Y并释放能量,使反应一持续进行。下列说法正确的是
A.反应一为核裂变反应
B.粒子X为正电子
C.粒子Y为
D.反应二中反应物的质量之和小于生成物的质量之和
2.某冰壶脱手后的速度大小为3m/s,与冰面间的动摩擦因数为0.02,运动一段距离后运动员通过快速刷冰面使动摩擦因数降为0.01,冰壶通过刷冰的冰面后又运动一段距离停止。已知冰壶可视为质点,在直滑道上共滑行25m,重力加速度g取 则刷冰的距离为
A.7.5m B.5m C.10 m D.12.5m
3.在图示的直角坐标系xOy中,有四个点,分别为A(2L,2L)、B( - 2L,L) 、C( - 2L,-L) 、D(2L,-L)。无限长直导线a固定在x轴上,且通入大小为I、方向沿x轴正方向的电流 ;无限长直导线b固定在y轴上,且通入大小为3I、方向沿y轴正方向的电流 。两导线间绝缘。已知无限长通电直导线在某点产生磁场的磁感应强度 (其中k 是常量,l₀ 是导线中电流,r是该点到导线的距离)。A、B、C、D四点中磁感应强度最小的是
A. A B. B C. C D. D
4.一列简谐绳波沿x轴正方向传播,绳上a、b、c三点平衡位置间的距离均小于一个波长,振动图像如图所示,某一时刻,a、b、c三点在波形图上的位置有可能的是
5.地球某卫星的轨道如图中虚线圆所示,卫星轨道平面与太阳和地球的连线垂直,卫星与太阳中心连线与卫星轨道平面的夹角为θ。已知卫星公转周期为T₂,地球质量为m₁,公转周期为T₁,太阳质量为m₂,不考虑太阳对卫星的引力。则tanθ的值为
6.如图,在竖直平面内固定一半径R=4m的光滑圆弧轨道AB,其圆心角α=53°,半径OA水平,下方
有一倾角( 的固定斜面( 一小球从A点由静止释放,在B点脱离轨道,最终垂直落在 CD上的P点。取重力加速度大小 不计空气阻力、则小球从 B 点到斜面的下落时间为
7.图示是某种电磁弹射装置的原理图,间距为l的两平行导轨固定在绝缘水平面上,右端通过导线连接定值电阻R,导体棒a质量为m、长度为l,垂直导轨放置。在正方形区域ABCD 内施加磁感应强度大小为B、方向垂直平面向下的匀强磁场,之后磁场区域以速度v₀开始向左运动,等棒a从磁场中离开后,在正方形区域ABCD 内再次施加相同的磁场,并使磁场区域以相同的速度向左运动,等棒a从磁场中离开后,重复之前的操作,最后棒a恰好能穿过某磁场。棒a和导轨的电阻可忽略,导轨足够长,则最终棒a穿过的磁场个数为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.如图所示,理想变压器原线圈接入电压有效值恒为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电源,副线圈回路接有标有“16 V 8 W”字样的小灯泡L、定值电阻 R 和标有“14 V 56 W”字样的交流电动机M。闭合开关S一段时间后,灯泡L正常发光,电动机正常运行,已知定值电阻阻值和电动机阻值相等。下列说法正确的是
A.原、副线圈的匝数比 瞝
閻
B.原线圈输入电流为4.5 A
C.副线圈输出交流电的频率为
D.电动机 M 的机械功率不大于48 W
9.如图所示,光滑斜面倾角为30°,轻质弹簧下端固定在斜面底端的挡板上,上端连接质量为m的滑块。拉动滑块使弹簧伸长到A点,t=0时刻让滑块在A点获得沿斜面向下的速度v₀。已知A、B两点间的距离为L,滑块在t=t₀时第一次运动到B点,在t=2t₀时第二次运动到B点,在时经过A点,重力加速度为g。弹簧振子的周期 其中 m 为振子质量,k为弹簧劲度系数。下列说法正确的是
A.弹簧的劲度系数
B.A、B两点到平衡位置的距离相等
C.滑块向下运动的最远点到A 点的距离为2L
内弹簧对滑块作用力的冲量大小为
10.如图所示,空间中有三个质量均为m、带电荷量均为q的点电荷,分别位于边长为L的正三角形的三个顶点处。其中A处点电荷带负电,B、C处点电荷带正电。取无穷远处电势为零,带电荷量为Q的点电荷在距其r处产生的电势 其中k为静电力常量。三角形中心为O,O关于AB的对称点为 O',下列说法正确的是
A. O点的电势大小为
B. O点的电场强度大小为
C.将一负检验电荷从O 点沿直线移到O'点,其电势能一直增大
D.将一正检验电荷从O 点沿直线移到O'点,库仑力做的功为
三、非选择题:本题共5 题,共54分。
11.(8分)图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d,双缝到光电传感器的距离为L。某次实验时用绿色激光照射,得到图乙所示的光照强度分布图,光照强度峰值处为各亮条纹中心。请回答下列问题:
(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列 (填“水平”或“竖直”)的明暗相间的条纹。
(2)只增加激光器的发射功率,光照强度分布图发生的变化是 。
A.光照强度的峰值变大
B.相邻光照强度峰值处水平间距变小
(3)可算出该激光的波长为λ= 。(用d、a、L表示)
(4)若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
12.(8分)实验小组需要测量一段电阻丝的电阻率ρ。测量电阻丝电阻R的电路如图甲所示。要求操作简便,又尽可能有较高的测量精度,并能得到多组数据。
实验器材如下:
电阻丝(电阻R小于50Ω) 电流表A₁(量程10 mA,内阻40 Ω)
电流表 A₂(量程500 μA,内阻750Ω) 保护电阻R₁(阻值为100Ω)
滑动变阻器R₂(总阻值约为20Ω) 电源E(电动势为1.5V,内阻很小)
开关S及导线若干
(1)把图甲的电路图补充完整。
(2)电路连接无误后闭合开关,电流表A₁、A₂的读数分别为I₁、I₂,测量多组数据,拟合出 图
为如图乙所示的直线。则电阻丝电阻R= Ω(保留2位有效数字)。
(3)利用螺旋测微器测量电阻丝的直径,某次测量结果如图丙所示,读数为
(4)利用直尺测出电阻丝接入电路部分的长度为L,电阻率的表达式为ρ= (用R、D、L表示)
(5)若把电阻丝总长度当成接入电路的长度,电阻率的测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
13.(8分)如图所示,开口朝上的玻璃管竖直放置,总长为l=75.0cm,截面积为 玻璃管内用水银和轻薄绝热活塞封闭一定质量的理想气体,气柱长度与水银柱长度均为h=25.0cm,已知大气压强为 气体初始温度
(1)继续缓慢加热封闭气体,水银缓慢溢出,求剩余水银柱长度x和气体温度T的关系式。
(2)与管中相同的1m ol理想气体温度升高1 K内能增加量 其中 R 为普适气体常量, R与气体体积V、温度T和压强p的关系为 n为气体的物质的量。若从水银开始溢出到水银恰完全溢出玻璃管时,气体对外做的功为30 J,求水银溢出过程封闭气体吸收的热量为多少焦耳(结果保留整数)。
14.(14分)如图,在y轴竖直的直角坐标系xOy中,在第三象限中存在沿x轴正方向的匀强电场Ⅰ和磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向内的匀强磁场;( 的区域内存在竖直向上的匀强电场Ⅱ和方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球在第三象限内做匀速直线运动,从O点进入第一象限,从y轴上的A点离开叠加场。已知重力加速度大小为g,电前Ⅰ、Ⅱ的场强大小分别为
(1)求小球在第三象限内运动的速度大小v;
(2)若电场Ⅱ的电场强度减小为某值时,小球在x轴上方叠加场中某位置速度为零,求小球速度为零时所在位置的横坐标。
15.(16分)如图所示,质量分别为 的物体A、B放在水平面上,物体A、B之间有一压缩的轻弹簧且处于锁定状态(A、B与弹簧不拴接),A左侧有一放在另一水平面上带有弧形轨道的滑块C,质量为 ,最低点与右侧的水平面相切,B右侧有一质量 的长木板 D,长木板的最右端放置一质量 的物体E。某时刻解除轻弹簧的锁定,弹簧将A、B弹开后,物体A恰能滑到弧形轨道最高点,物体B与长木板D发生弹性碰撞且碰撞时间极短。已知弧形轨道的半径为R=0.8m,,该段圆弧所对的圆心角为α=60°,物体E与长木板 D 上表面间的动摩擦因数为 长木板D 与水平面间的动摩擦因数为 重力加速度g取 物体A、B、C与所在水平面间的摩擦力可忽略,A、B、E均可视为质点。求:
(1)物体A刚滑上滑块 C瞬间对滑块 C的压力大小;
(2)初始时弹簧的弹性势能以及物体B与长木板D 碰后瞬间D 的速度大小;
(3)物体E停止时到长木板右端的距离(结果可用分式表示)。
物理答案
1—5 CBCAB 6—7 AC 8 AD 9 BD 10 BC
11. (1)竖直(2分) (2)A(2分) (3)da21(2分) (4)变大(2分)
12. (1)如图所示(2 分) (2)10(2分) (3)0.645(1分) 2分)(5)小于(1分)
13.解:(1)气体初始时的压强为 体积为活
水据开始做出后,根据理想气体状态方程有
(1分)
蔡耀得 果(0≤a<25 m) (2分)
(2)水银将要溢出时,x=25 cm,可得此时气体温度为T₁=800 K
水银恰完全溢出时,x=0,可得此时气体的温度
(1分)
由题意可知封闭气体的物质的量
(1分)
气体内能的增加量 (1分)
外界对气体做的功为W=-30J
根据热力学第一定律有△U'=Q+W (1分)
可知该过程吸收的热量Q≈51 J (1分)
14.解:(1)小球在第三象限做匀速直线运动,受竖直向下的重力mg、沿x轴正方向的电场力qE₁、与速度方向垂直的洛伦兹力qvB₁而平衡,设小球速度方向与y轴正方向的夹角为θ,则
qvB₁sinθ= mg (2分)
(1分)
其中
解得 (2分)
(2)在0≤y≤2L区域,电场力 即电场力与重力平衡,则小球在该区域内做匀速圆周运动 (1分)
由洛伦兹力提供向心力有 (1分)
可得
由几何关系得圆周运动的轨迹半径R 满足 (1分)将小球在O 点的速度v分解为大小相等的v₁、v₃,如图所示
可知圆周分运动初始时的速度与x轴夹角为
(1分)
轨迹半径为 (1分)
速度为0时偏转的角度为120°,经过的时间为 (2分)
则此时小球所在位置的横坐标为
(2分)
15.解:(1)设轻弹簧将两物体弹开后A 的速度大小为v₁,物体A冲上滑块C后,A、C组成的系统水平方向动量守恒、机械能守恒,则有 (1分)
(1分)
解得
物体A 冲上滑块C 的瞬间,由牛顿第二定律得 (1分)
解得F=60 N
由牛顿第三定律可知物体A对滑块C的压力大小为60 N (1分)
(2)设轻弹簧将两物体弹开后瞬间B的速度大小为v₂,弹簧弹开两物体的过程机械能守恒、动量守恒,则有 (1分)
(1分)
解得 (1分)
物体B与长木板D 发生弹性碰撞,该过程B、D组成的系统动量守恒、机械能守恒,则有
(1分)
解得 (1分)
(3)碰后长木板向右做匀减速直线运动,物体E 向右做匀加速直线运动,对物体E由牛顿第二定律得
解得
对长木板D由牛顿第二定律得
(1分)
解得
设碰后经时间t₁ 物体E 和长木板 D 共速,共同的速度为v,对物体E有v=a₁l₁
对长木板D有 (1分)
解得
该过程物体 E 和长木板的位移分别为
(1分)
该过程物体 E 在长木板的上表面向左滑过的距离为
物体E和长木板D 共速后,由于 则此后长木板 D 在水平面上减速,物体E在长木板的上表面减速,该过程中物体E 的加速度大小为 (1分)
长木板D的加速度大小为 (1分)
从共速到减速到零过程物体 E 和长木板的位移分别为 (1分)
该过程物体 E 在长木板的上表面向右滑过的距离为
物体 E 停止时到长木板右端的距离为
(1分)
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