内容正文:
物理试卷(一)
一、选择题: 共 10 题, 共 43 分。
(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. 如图所示, 一舞蹈者演示“功夫瑜伽”, 用双脚撑墙,使自己静止于两墙面之间,若舞蹈演员的重力为 ,所受摩擦力为 ,舞蹈者能静止是因为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】舞蹈演员静止,处于平衡状态,合力为零。受力分析可知竖直方向受到向下的重力,以及两侧墙面给演员的总静摩擦力,摩擦力方向竖直向上,根据二力平衡可知,二者大小相等,即
故选B。
2. 将密封的充气零食从低海拔地区带到高海拔地区,发现包装袋明显膨胀。若两地无温差,则( )
A. 袋内气体压强减小 B. 外界对气体做正功
C. 气体分子数密度不变 D. 气体分子平均动能增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.密封袋内气体总物质的量不变,两地无温差即气体温度T不变,根据等温过程玻意耳定律 (C为常数),包装袋膨胀说明气体体积V增大,因此袋内气体压强p减小,故A正确;
B.气体体积膨胀,是气体对外界做正功,外界对气体做负功,故B错误;
C.分子数密度为单位体积内的分子数,袋内气体总分子数N不变,体积V增大,因此分子数密度减小,故C错误;
D.温度是分子平均动能的唯一决定因素,气体温度不变,因此分子平均动能不变,故D错误。
故选A。
3. 甲为一种称为“魔盘”的娱乐设施,小孩随着“魔盘”绕竖直中心轴沿逆时针方向匀速转动,其运动轨迹的俯视图可简化为如图乙, 点为转盘圆心。突然“魔盘” 停止转动, 此时小孩简化为图乙中的黑点, 则小孩的速度及所受摩擦力的方向为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】速度方向沿圆周的切线方向,若突然“魔盘” 停止转动,则由于惯性,小孩有沿切线方向向前运动的趋势,可知此时受摩擦力方向向后,与速度方向相反。
故选A。
4. 在集成光量子芯片中, 干涉和衍射共同构成了操控光量子态的基础工具。如图所示的四种明暗相间的条纹, 是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样, 图中黑色部分代表亮条纹, 则( )
A. 图甲是紫光的衍射条纹
B. 图乙是红光的干涉条纹
C. 图丙是红光的干涉条纹
D. 图丁是紫光的衍射条纹
【答案】D
【解析】
【详解】双缝干涉条纹是等间距的明暗相间条纹,对于同一装置,波长越长,条纹间距越大,则图甲和图丙为干涉条纹,由于红光波长比紫光长,则条纹间距大于紫光条纹间距,因此图甲为红光干涉条纹,图丙为紫光干涉条纹;单缝衍射形成的条纹是不等间距的,中央亮条纹最宽最亮,两侧的亮纹依次变窄变暗,且中央亮纹的宽度与波长成正比,波长越长,中央亮纹越宽,则图乙为红光衍射条纹,图丁为紫光衍射条纹,故ABC错误、D正确。
故选D。
5. 地球表面与大气电离层都是良导体,两者与其间的空气介质可视为一个大电容器,其间的电场,称为大气电场。设大地电势为零,晴天的大气电场中,不同高度处的电势的变化规律如图所示,其中①线为曲线的切线,不考虑水平方向的电场。则高度h=5km处的电场( )
A. 电场强度比处大 B. 电场强度方向向上
C. 电场强度约为40V/m D. 电场强度约为20V/m
【答案】D
【解析】
【详解】A.图像的斜率表示电场强度的倒数,根据图示可知,随高度增大,图像的斜率逐渐增大,则电场强度逐渐减小,即高度h=5km处的电场比处小,故A错误;
B.根据图示可知,随高度增大,电势逐渐增大,由于沿电场线方向电势降低,可知,电场强度方向向下,故B错误;
CD.结合上述可知,高度h=5km处有
解得E=20V/m,故C错误,D正确。
故选D。
6. 如图为采用双线并联模式进行远距离交流输电的示意图。发电机的输出电压稳定, 升压变压器 和降压变压器 均可视为理想变压器。两变压器间每条输电线等效电阻均为 ,负载看做定值电阻。若一条输电线因故障被切断时( )
A. 升压变压器副线圈电压变大
B. 升压变压器副线圈电流变大
C. 降压变压器副线圈电压变小
D. 降压变压器输出功率变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.升压变压器副线圈电压,因升压变压器原线圈电压不变,则副线圈电压不变,A错误;
BC.降压变压器等效电阻,因负载电阻不变,则降压变压器等效电阻不变,若一条输电线因故障被切断时,输电线电阻变大,则总电阻变大,因升压变压器副线圈电压不变,可知副线圈电流变小,等效电阻上的电压减小,输电线上的电压变大,则降压变压器原线圈电压变小,降压变压器副线圈电压也变小,则B错误,C正确;
D.降压变压器副线圈电压和电流均减小,可知输出功率变小,D错误。
故选C。
7. 观测发现质量均为 的双星系统绕圆心转动时,理论计算的周期 与实际观测的周期 不符,且 。为简化计算,可认为有暗物质集中在双星连线的中点,且暗物质对星球的作用力为万有引力。则( )
A. 实际观测到星球运动的周期大于理论计算值
B. 实际观测到星球的线速度小于理论计算值
C. 暗物质的总质量为
D. 暗物质的总质量为
【答案】C
【解析】
【详解】ACD.设双星间距为,两星质量均为,轨道半径均为,无暗物质时,双星间万有引力提供向心力
整理得
设暗物质总质量为,暗物质在双星中点,对单个星的引力为,合力提供向心力有
整理得
联立两式得
解得
以上可知k>1,又因为
因此,故AD错误,C正确;
B.根据线速度可知,轨道半径不变,越小越大,因,故实际线速度(理论线速度),故B错误。
故选C。
(二)多项选择题:共 3 题,每题 5 分,共 15 分。在每小题给出的四个选项中,有多 项符合题目要求。全部选对的得 5 分, 选对但不全得 3 分, 有选错的得 0 分。
8. 如图所示, 实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷,两列波的振幅为 ,频率为点是连线的中点,则( )
A. 点是振动加强点,其振幅为
B. 、 两处的质点始终处于平衡位置
C. 随着时间的推移,处的质点将向 处移动
D. 从图示时刻起经过,点通过的路程为
【答案】AB
【解析】
【详解】A.B、D连线的中点C点是振动加强区的点,其振幅为,故A正确;
B.P、Q两处的质点处于波峰和波谷的相遇点,两列波在这两处的位移始终相反,合位移为0,始终处于平衡位置,故B正确;
C.质点并不随波迁移,只能在其平衡位置上下振动,故C错误;
D.点为振动加强点,其振幅为
波的周期为
从图示时刻起经过,即一个周期,点通过的路程为,故D错误。
故选AB。
9. 太阳能电池应用了光电效应原理,其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达PN结区域,光子被吸收后激发出自由电子,这些电子在PN结内建电场作用下被推向N型硅区域,接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为 ,普朗克常量为 ,光速为 ,则( )
A. 增大入射光的波长,太阳能电池的光电流变大
B. 太阳能电池工作时,通过灯泡的电流方向为从A到
C. 入射光的波长小于时,太阳能电池可以对外供电
D. 入射光的频率为时,逸出电子的最大初动能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.在可以发生光电效应的前提下,光电流的大小取决于入射光单位时间内的光子数,而不是波长。如果只是单纯增大入射光的波长,若光强不变,光子数虽会增多,但光电效应却不一定能发生,故A错误;
B.根据题意,电子在PN结内建电场作用下被推向N型区域,所以N型区域带负电,P型区域带正电,在外部电路中,电流从正极流向负极,即从B到A,故B错误;
C.入射光的波长小于时,入射光的频率
可以发生光电现象,太阳能电池可以对外供电,故C正确;
D.已知该太阳能电池材料的极限频率为 ,则该材料的逸出功为
当入射光的频率为时,根据光电效应方程
联立可得逸出电子的最大初动能,故D正确。
故选CD。
10. 如图所示,在光滑绝缘的水平面上存在一系列宽度均为的相同的匀强磁场, 相邻两磁场的间距为 。一个匝数 、边长为的正方形金属线框以初速度垂直于第一个磁场的左边界进入磁场,线框恰能穿过完整的磁场的个数 。则( )
A. 线框从第一个磁场穿出后的速度为
B. 线框在第2和第3磁场中匀速运动所经历的时间之比为 45:46
C. 线框通过第2和第3个磁场产生的焦耳热之比为47:45
D. 若金属材料、截面和线框边长不变,匝数增加为100 , 仍以原来速度进入磁场,则只能穿过1个完整磁场
【答案】AC
【解析】
【详解】A.设线框的总质量为,线框进第一个磁场过程,规定向右为正方向,根据动量定理有
又
同理,线框出第一个磁场过程,根据动量定理有
又
联立解得
可知线框每次进磁场和出磁场过程,线框的速度变化量相同,即速度减少量相同。因线框每经过一个磁场,在进入磁场和离开磁场时都要减速一次,所以线框经过一个磁场时要减速2次,由题意可知线框恰能穿过完整的磁场的个数N=25,故线框减速50次,则有
解得
故线框从第一个磁场穿出已减速两次,线框从第一个磁场穿出后的速度为,故A正确;
B.结合A项分析可知,线框完全进入第2磁场时线框已减速3次,故线框在磁场2中匀速运动的速度
同理,线框完全进入第3磁场时线框已减速5次,故线框在磁场3中匀速运动的速度
故线框在第2和第3磁场中匀速运动所经历的时间之比为,故B错误;
C.线框刚开始进入第2磁场时,线框已在第1磁场减速2次,故线框刚开始进入第2磁场的速度为
线框完全离开第2磁场时线框已减速4次,则线框完全离开第2磁场的速度
同理,线框完全离开第3磁场时线框已减速6次,则线框完全离开第3磁场的速度
线框通过第2磁场产生热量为
线框通过第3磁场产生热量为
故,故C正确;
D.若金属材料、截面和线框边长不变,设穿过完整的磁场的个数为N,全过程,根据动量定理有
又
联立解得
又,,其中 为电阻率,为密度
代入上式,可得
可知N与n无关,即线框仍能通过25个完整的磁场,故D错误。
故选AC。
二、非选择题:本题共 5 小题,共 57 分。
11. 某兴趣小组用图甲所示的装置研究平抛运动特点。
(1)击打弹簧片,小球 2 平抛的同时小球 1 竖直下落,如果改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,重复实验,均发现两个小球总是同时落地,则说明小球 2 在竖直方向上的分运动是_____。
(2)小球 2 水平飞出后,利用手机记录小球做平抛运动的轨迹。该实验小组利用软件分析得到小球的水平位移和竖直位移随时间变化的图线如图乙所示, 但是遗漏了时间信息。结合平抛运动特征,可知图线_____(选填“甲”或“乙”)为水平位移随时间变化图。 已知当地重力加速度 ,则此次小球做平抛运动的初速度约为_____ (结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)自由落体运动
(2) ①. 甲 ②. 2.5
【解析】
【小问1详解】
小球1做自由落体运动,小球2做平抛运动,二者总是同时落地,说明平抛运动的小球2在竖直方向的运动规律和自由落体运动完全相同,因此竖直方向分运动是自由落体运动。
【小问2详解】
[1]平抛运动水平方向为匀速直线运动,水平位移
位移与时间成正比, 图线为过原点的直线;竖直方向为匀加速运动
图线为曲线,因此图线甲是水平位移随时间变化的图线。
[2]对同一时刻,取 ,由
可得
此时对应水平位移 ,由
解得初速度
12. 色环电阻是一种可以通过电阻表面的色环颜色来识别阻值的电阻元件。小强在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落如图甲所示, 于是用多用电表测量该电阻 。
(1)小强发现选择开关旋转在某挡位时,指针偏角过大,则他接下来正确的操作是_____。
A. 只需把选择开关旋转到倍率更低的挡位
B. 只需把选择开关旋转到倍率更高的挡位
C. 把选择开关旋转到倍率更低的挡位, 并进行欧姆调零
D. 把选择开关旋转到倍率更高的挡位, 并进行欧姆调零
(2)小强正确操作后,多用电表的挡位及指针位置如图乙所示。他随后查阅资料得知,四环电阻的第一环以及第二环分别表示电阻阻值的第一位和第二位有效值,第三环表示倍率,也就是第二位有效值后面零的个数, 第四环表示阻值的误差, 不同颜色代表的数字如图丙所示。由此推测第一色环的颜色为_____色。
(3)小林认为用多用电表测量电阻误差较大,采用伏安法测量。小林用实验室提供的电源、 滑动变阻器 (最大阻值 ) 、电流表 (内阻 约为 )、电压表 (内阻 约为 ) 等器材。 小林用电流表内接法和外接法分别测量了该色环电阻的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到 图上,如图丁所示。请你选择一组合理的数据点,求出该色环电阻的电阻为_____ (结果保留两位有效数字)。
(4)若小林进一步用此色环电阻与另一内阻已知的电压表串联改装为大量程电压表,则会由于(3)中的测量方案引起系统误差。请问是否可以再加入(3)中所提供的某器材, 消除此系统误差?_____(选填“是”或者“否”)。如果可行,请选出(3)中的器材并说明原因;如果不行,请说明原因_____。
【答案】(1)C (2)橙
(3)
(4) ①. 是 ②. 要改装的电压表内阻是已知的,可利用此电压表与(3)中所提供的电流表采用外接法测量此色环电阻,测量值为,这样可消除系统误差。
【解析】
【小问1详解】
欧姆表指针偏角过大,说明被测电阻阻值较小,原所选倍率偏大,需要更换为倍率更低的挡位;且更换欧姆倍率后必须重新进行欧姆调零,故选C。
【小问2详解】
由图甲知所选挡位为×100,欧姆表指针读数为34,因此被测电阻阻值
根据四环电阻规则,第一位有效数字为3,对应色环颜色为橙色。
【小问3详解】
已知 , , ,满足
是大电阻,应选择电流表内接法,内接法测量值偏大,对应 图中斜率更大的叉号点组。计算斜率得 。
【小问4详解】
[1]是;
[2]略。
13. 某流线型物体入水时的情景如图所示,物体(可视为质点)质量为, 从距离水面的高度处的点由静止开始落下,在 点入水后匀减速下降到点时速度减为零。重力加速度为,不计空气阻力。
(1)求物体从点下落到 点所用的时间;
(2)若认为物体入水瞬间的速度不变,物体从 点减速下降到点所用的时间为物体从点下落到 点所用的时间的一半,求物体从 点下降到点过程中的水对物体的作用力大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
物体从点下落到 点做自由落体运动,则有
解得
【小问2详解】
物体在 点的速度大小为
由题意可知物体从 点减速下降到点所用的时间为
根据运动学公式可得
解得加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得水对物体的作用力大小为
14. 物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一,该设备的结构简化如图所示, 方向足够长,晶圆 (截面为直线 ) 固定放置于 坐标系的第一象限内, 点和 点到原点 的距离均为 。OMN 区域内有匀强磁场,磁感应强度 ,方向沿 轴负方向;第二象限内有匀强电场,场强 ,方向沿 轴负方向。初速度可忽略的氩离子 (比荷 ) 经电压为 的电场加速后,从距 轴 的 点沿 轴正方向进入匀强电场 中,恰好打到位于原点 处的金属靶材并被全部吸收,靶材溅射出的带正电的金属离子 从 点沿各个方向飞入磁场区域,速度大小均为 ,并沉积在晶圆上。忽略离子重力及其离子间的相互作用力,求
(1) 点的纵坐标 ;
(2)晶圆 方向上的镀膜(金属离子打中的区域) 长度;
(3)打在晶圆上且用时间最短的粒子在磁场中运动轨迹的圆心角的正弦值。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
氩离子先经加速电场加速,由动能定理
进入第二象限匀强电场后做类平抛运动,方向匀速
方向匀加速有
其中加速度
联立解得
【小问2详解】
金属离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力
解得
设速度方向与正方向夹角为 ,圆心坐标为,轨迹方程与()联立。当时,交点为,即上最大值为(可打到 点);
当 时,交点为,即上最小值为。
倾斜,镀膜长度为两点间距
【小问3详解】
粒子在磁场中周期
所有粒子周期相同,运动时间
因此时间最短对应圆心角 最小。弦长
最小对应弦长最短,到的最短距离为到的垂线段,即
对圆心三角形(),由余弦定理
可得
因此
15. 如图甲所示,两个物体用一根劲度系数为的轻弹簧水平连接, 已知弹簧的形变量为 时的弹性势能为 。
(1)A、B的质量分别为 和 ,静止于光滑水平面上,初始时弹簧处于自然长度, 给一个水平初速度 ,求弹簧最短时的压缩量为多少。
(2)如图乙, A、B的质量分别为 和 ,放在足够长的轻质木板上,木板和两物体的动摩擦因数相同均为 ,初始时弹簧压缩量为 ,物体和木板均静止,释放弹簧, 系统开始运动,当弹簧恢复原长时撤去弹簧, 此时木板和一个竖直挡板发生完全非弹性碰撞,求 A、B 以及木板的最终速度。
(3)如图丙,A、B的质量均为 ,放在足够长的水平传送带上。A、B 与传送带间的滑动摩擦力以及最大静摩擦力均为,传送带以匀速运行。初始时弹簧处于原长状态,分别具有等大反向的初速度。对不同大小的,讨论当开始相对传送带向左滑动时,A的速度大小和方向。已知所有惯性参考系中的物理规律都相同。
【答案】(1)
(2)都为0 (3)速度大小为v0,方向水平向左
【解析】
【小问1详解】
弹簧最短时A、B速度相等,水平面光滑,系统动量守恒
解得共速
动能损失转化为弹簧弹性势能,由能量守恒
代入整理得压缩量
【小问2详解】
初始系统总动量为0,轻质木板质量为0。A对木板的滑动摩擦力向左,大小,B对木板的滑动摩擦力向右,大小,木板合力向左,因此木板随A一起向左运动,碰撞前向左运动。 木板与挡板完全非弹性碰撞后立即静止。撤去弹簧后,A、B在静止木板上滑动,摩擦力持续消耗动能,木板足够长,最终动能全部耗尽,故A、B 以及木板的最终速度都为0。
【小问3详解】
以向右为正方向,初始总动量
A受向右滑动摩擦力,B受向左滑动摩擦力,AB系统合外力为0,动量守恒,因此任意时刻恒满足
B初始速度,相对传送带向右滑动,向左减速;当时,B开始相对传送带向左滑动,代入得
故A的速度大小为v0,方向水平向左。
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物理试卷(一)
一、选择题: 共 10 题, 共 43 分。
(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. 如图所示, 一舞蹈者演示“功夫瑜伽”, 用双脚撑墙,使自己静止于两墙面之间,若舞蹈演员的重力为 ,所受摩擦力为 ,舞蹈者能静止是因为( )
A. B. C. D.
2. 将密封的充气零食从低海拔地区带到高海拔地区,发现包装袋明显膨胀。若两地无温差,则( )
A. 袋内气体压强减小 B. 外界对气体做正功
C. 气体分子数密度不变 D. 气体分子平均动能增大
3. 甲为一种称为“魔盘”的娱乐设施,小孩随着“魔盘”绕竖直中心轴沿逆时针方向匀速转动,其运动轨迹的俯视图可简化为如图乙, 点为转盘圆心。突然“魔盘” 停止转动, 此时小孩简化为图乙中的黑点, 则小孩的速度及所受摩擦力的方向为( )
A. B.
C. D.
4. 在集成光量子芯片中, 干涉和衍射共同构成了操控光量子态的基础工具。如图所示的四种明暗相间的条纹, 是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样, 图中黑色部分代表亮条纹, 则( )
A. 图甲是紫光的衍射条纹
B. 图乙是红光的干涉条纹
C. 图丙是红光的干涉条纹
D. 图丁是紫光的衍射条纹
5. 地球表面与大气电离层都是良导体,两者与其间的空气介质可视为一个大电容器,其间的电场,称为大气电场。设大地电势为零,晴天的大气电场中,不同高度处的电势的变化规律如图所示,其中①线为曲线的切线,不考虑水平方向的电场。则高度h=5km处的电场( )
A. 电场强度比处大 B. 电场强度方向向上
C. 电场强度约为40V/m D. 电场强度约为20V/m
6. 如图为采用双线并联模式进行远距离交流输电的示意图。发电机的输出电压稳定, 升压变压器 和降压变压器 均可视为理想变压器。两变压器间每条输电线等效电阻均为 ,负载看做定值电阻。若一条输电线因故障被切断时( )
A. 升压变压器副线圈电压变大
B. 升压变压器副线圈电流变大
C. 降压变压器副线圈电压变小
D. 降压变压器输出功率变大
7. 观测发现质量均为 的双星系统绕圆心转动时,理论计算的周期 与实际观测的周期 不符,且 。为简化计算,可认为有暗物质集中在双星连线的中点,且暗物质对星球的作用力为万有引力。则( )
A. 实际观测到星球运动的周期大于理论计算值
B. 实际观测到星球的线速度小于理论计算值
C. 暗物质的总质量为
D. 暗物质的总质量为
(二)多项选择题:共 3 题,每题 5 分,共 15 分。在每小题给出的四个选项中,有多 项符合题目要求。全部选对的得 5 分, 选对但不全得 3 分, 有选错的得 0 分。
8. 如图所示, 实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷,两列波的振幅为 ,频率为点是连线的中点,则( )
A. 点是振动加强点,其振幅为
B. 、两处的质点始终处于平衡位置
C. 随着时间的推移,处的质点将向处移动
D. 从图示时刻起经过,点通过的路程为
9. 太阳能电池应用了光电效应原理,其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达PN结区域,光子被吸收后激发出自由电子,这些电子在PN结内建电场作用下被推向N型硅区域,接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为 ,普朗克常量为 ,光速为 ,则( )
A. 增大入射光的波长,太阳能电池的光电流变大
B. 太阳能电池工作时,通过灯泡的电流方向为从A到
C. 入射光的波长小于时,太阳能电池可以对外供电
D. 入射光的频率为时,逸出电子的最大初动能为
10. 如图所示,在光滑绝缘的水平面上存在一系列宽度均为的相同的匀强磁场, 相邻两磁场的间距为 。一个匝数 、边长为的正方形金属线框以初速度垂直于第一个磁场的左边界进入磁场,线框恰能穿过完整的磁场的个数 。则( )
A. 线框从第一个磁场穿出后的速度为
B. 线框在第2和第3磁场中匀速运动所经历的时间之比为 45:46
C. 线框通过第2和第3个磁场产生的焦耳热之比为47:45
D. 若金属材料、截面和线框边长不变,匝数增加为100 , 仍以原来速度进入磁场,则只能穿过1个完整磁场
二、非选择题:本题共 5 小题,共 57 分。
11. 某兴趣小组用图甲所示的装置研究平抛运动特点。
(1)击打弹簧片,小球 2 平抛的同时小球 1 竖直下落,如果改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,重复实验,均发现两个小球总是同时落地,则说明小球 2 在竖直方向上的分运动是_____。
(2)小球 2 水平飞出后,利用手机记录小球做平抛运动的轨迹。该实验小组利用软件分析得到小球的水平位移和竖直位移随时间变化的图线如图乙所示, 但是遗漏了时间信息。结合平抛运动特征,可知图线_____(选填“甲”或“乙”)为水平位移随时间变化图。 已知当地重力加速度 ,则此次小球做平抛运动的初速度约为_____ (结果保留两位有效数字)。
12. 色环电阻是一种可以通过电阻表面的色环颜色来识别阻值的电阻元件。小强在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落如图甲所示, 于是用多用电表测量该电阻 。
(1)小强发现选择开关旋转在某挡位时,指针偏角过大,则他接下来正确的操作是_____。
A. 只需把选择开关旋转到倍率更低的挡位
B. 只需把选择开关旋转到倍率更高的挡位
C. 把选择开关旋转到倍率更低的挡位, 并进行欧姆调零
D. 把选择开关旋转到倍率更高的挡位, 并进行欧姆调零
(2)小强正确操作后,多用电表的挡位及指针位置如图乙所示。他随后查阅资料得知,四环电阻的第一环以及第二环分别表示电阻阻值的第一位和第二位有效值,第三环表示倍率,也就是第二位有效值后面零的个数, 第四环表示阻值的误差, 不同颜色代表的数字如图丙所示。由此推测第一色环的颜色为_____色。
(3)小林认为用多用电表测量电阻误差较大,采用伏安法测量。小林用实验室提供的电源、 滑动变阻器 (最大阻值 ) 、电流表 (内阻 约为 )、电压表 (内阻 约为 ) 等器材。 小林用电流表内接法和外接法分别测量了该色环电阻的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到 图上,如图丁所示。请你选择一组合理的数据点,求出该色环电阻的电阻为_____ (结果保留两位有效数字)。
(4)若小林进一步用此色环电阻与另一内阻已知的电压表串联改装为大量程电压表,则会由于(3)中的测量方案引起系统误差。请问是否可以再加入(3)中所提供的某器材, 消除此系统误差?_____(选填“是”或者“否”)。如果可行,请选出(3)中的器材并说明原因;如果不行,请说明原因_____。
13. 某流线型物体入水时的情景如图所示,物体(可视为质点)质量为, 从距离水面的高度处的点由静止开始落下,在点入水后匀减速下降到点时速度减为零。重力加速度为,不计空气阻力。
(1)求物体从点下落到点所用的时间;
(2)若认为物体入水瞬间的速度不变,物体从点减速下降到点所用的时间为物体从点下落到点所用的时间的一半,求物体从点下降到点过程中的水对物体的作用力大小。
14. 物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一,该设备的结构简化如图所示, 方向足够长,晶圆 (截面为直线 ) 固定放置于 坐标系的第一象限内, 点和 点到原点 的距离均为 。OMN 区域内有匀强磁场,磁感应强度 ,方向沿 轴负方向;第二象限内有匀强电场,场强 ,方向沿 轴负方向。初速度可忽略的氩离子 (比荷 ) 经电压为 的电场加速后,从距 轴 的 点沿 轴正方向进入匀强电场 中,恰好打到位于原点 处的金属靶材并被全部吸收,靶材溅射出的带正电的金属离子 从 点沿各个方向飞入磁场区域,速度大小均为 ,并沉积在晶圆上。忽略离子重力及其离子间的相互作用力,求
(1) 点的纵坐标 ;
(2)晶圆 方向上的镀膜(金属离子打中的区域) 长度;
(3)打在晶圆上且用时间最短的粒子在磁场中运动轨迹的圆心角的正弦值。
15. 如图甲所示,两个物体用一根劲度系数为的轻弹簧水平连接, 已知弹簧的形变量为 时的弹性势能为 。
(1)A、B的质量分别为 和 ,静止于光滑水平面上,初始时弹簧处于自然长度, 给一个水平初速度 ,求弹簧最短时的压缩量为多少。
(2)如图乙, A、B的质量分别为 和 ,放在足够长的轻质木板上,木板和两物体的动摩擦因数相同均为 ,初始时弹簧压缩量为 ,物体和木板均静止,释放弹簧, 系统开始运动,当弹簧恢复原长时撤去弹簧, 此时木板和一个竖直挡板发生完全非弹性碰撞,求 A、B 以及木板的最终速度。
(3)如图丙,A、B的质量均为 ,放在足够长的水平传送带上。A、B 与传送带间的滑动摩擦力以及最大静摩擦力均为,传送带以匀速运行。初始时弹簧处于原长状态,分别具有等大反向的初速度。对不同大小的,讨论当开始相对传送带向左滑动时,A的速度大小和方向。已知所有惯性参考系中的物理规律都相同。
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