内容正文:
高三年级二模考试
物理试题
一、单选题
1. 核电池是各种深空探测器中最理想的能量源,它不受极冷极热的温度影响,也不被宇宙射线干扰。同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料作为燃料,中的Pu元素是,已知的半衰期为88年,其衰变方程为。若、、X的结合能分别为、、,则下列说法正确的是( )
A. 的平均核子质量大于的平均核子质量
B. 衰变放出的射线是氦核流,它的贯穿能力很强
C. 该反应释放的能量为
D. 100个原子核经过88年后剩余50个
2. 在军事科技日新月异的今天,隐身技术作为战场上的“隐形斗篷”,一度让敌方雷达束手无策。然而,反隐形雷达的崛起,正逐步揭开这层神秘面纱,成为未来战场上的“透视眼”。反隐形雷达一般采用毫米波段雷达及米波段雷达联合工作,毫米波段雷达工作在30GHz-300GHz频段,波长较短,分辨率高;米波段雷达工作在30MHz-300MHz频段,波长较长,可以与机体某些部位发生共振,增大雷达反射面。下列说法正确的是( )
A. 这两种雷达波在空中相遇能发生干涉现象
B. 这两种雷达波在真空中的传播速度相等
C. 米波雷达的波长(1m-10m)较长衍射能力强,可绕过隐身飞机的吸波涂层,在飞机金属表面发生反射
D. 米波雷达的电磁波波长与隐身飞机表面涂层的厚度匹配,引发薄膜干涉相消现象,降低回波强度
3. 恒温水池底部一个气泡由池底缓缓上浮,在气泡上浮的过程中( )
A. 气泡内气体压强增大
B. 气泡表面张力让气泡扩张
C. 气泡内气体对外界做功
D. 单位时间内撞击气泡表面单位面积分子数增加
4. 在光学仪器中,“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示,其棱镜的横截面ABCD是底角为的等腰梯形,与BC平行的三条光线经AB面射入棱镜,经BC面反射后,反射光线直接射到CD面上。已知棱镜材料的折射率n=,则( )
A. 光线1在AB面上的折射角为
B. 三条光线在BC面上都发生全反射
C. 只有光线3在BC面上发生全反射
D. 从DC射出的光线跟入射光线平行,且距离C点最近的为光线3
5. 探测器“夸父A”在距地球约150万公里的拉格朗日L1点,与地球一起以相同的公转周期绕太阳做匀速圆周运动,用以监测太阳活动的发生及其伴生现象,则( )
A. “夸父A”处于平衡状态
B. 在相同时间内,“夸父A”的位移相同
C. “夸父A”、地球绕太阳公转的向心加速度相同
D. “夸父A”绕太阳公转的加速度小于地球公转的加速度
6. 急行跳远作为一项需要体力和技巧的运动,要求运动员具备出色的跳跃能力和掌握正确的动作要领。如图所示,若将运动员简化为质点,其起跳速度与水平面的夹角为,大小为,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 当保持不变时,越大跳远成绩越好
B. 当保持不变时,越小跳远成绩越好
C. 当保持不变时,越大跳远成绩越好
D. 当保持不变时,越小跳远成绩越好
7. 如图甲所示,是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图像,其中直线与横轴交点的坐标为4.29,与纵轴交点的坐标为0.5,如图乙所示是氢原子的能级图,下列说法正确的是( )
A. 该金属的逸出功为0.5eV
B. 根据该图像能求出普朗克常量
C. 该金属的极限频率为
D. 用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
8. 如图甲所示,一可视为质点的物块在时刻滑上一固定斜面,其运动的图像如图乙所示,已知斜面AB段粗糙,BC段光滑,物块在AB段的加速度大小是在BC段加速度大小的2倍,运动到C点时物块速度为0。重力加速度,则( )
A. 斜面的倾角为
B. 物块的质量为5kg
C. 斜面上AC段的长度为16m
D. 物块与斜面AB段间的动摩擦因数为0.75
二、多选题
9. 一列简谐横波在t=0.2s时的波形图如图甲所示,P、Q为介质中的两个质点,它们的平衡位置分别为x=1m和x=3.5m,质点P的振动图象如图乙所示,则( )
A. 该简谐波的波速为10m/s
B. t=0.28s时,质点P、Q的速度方向相同
C. 该简谐波沿x轴正方向传播
D. t=0.4s到t=1.1s内,质点Q的路程为7cm
10. 如图,水平线上的O点放置一点电荷,图中画出电荷周围对称分布的几条电场线.以水平线上的某点O′为圆心画一个圆,与电场线分别相交于a、b、c、d、e,下列说法正确的是( )
A. b、e两点的电场强度不相同
B. a点电势低于c点电势
C. b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差
D. 电子沿圆周由d到b,电场力做正功
11. 如图所示,水平面内有两根足够长的平行光滑金属导轨,间距为L,两端分别接有电容为C的电容器和阻值为R的电阻,导轨间有垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现有一长为2L的金属棒垂直放在导轨上,在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度转过的过程中(金属棒电阻不计,脱离导轨前始终与导轨接触良好)( )
A. 刚开始时通过定值电阻的电流方向由a到b
B. 金属棒刚开始转动时,产生的感应电动势最大
C. 通过定值电阻的电荷量为
D. 通过定值电阻的电荷量为
12. 如图所示,倾角为、间距为的光滑导轨的上端连接一自感系数为的线圈,空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场,现将一根质量为的导体棒从导轨上某处由静止释放,由于电路中的总电阻极小,此后导体棒在导轨上做简谐运动,导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒简谐运动的振幅为 B. 导体棒的最大速度为
C. 回路中的最大电流为 D. 导体棒简谐运动的周期为
三、实验题
13. 某实验小组在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。
(1)下列说法正确的是______(填正确答案标号)。
A. 若观察到条纹比较模糊,可能是单双缝不平行
B. 若观察到条纹比较模糊,可以将毛玻璃屏换成透明玻璃屏
C. 减小单双缝的间距可以增大条纹间距
D. 单缝的作用是方便获取相位差恒定的相干光源
(2)移动测量头上的手轮,使分划线对准第1条明条纹中心,图乙为此时50分度游标卡尺的读数______mm,继续转动手轮,使条纹向左边移动,直到对准第5条明条纹中心,此时游标卡尺的读数为。已知双缝间距离为,双缝到毛玻璃屏间距离为,则单色光波长______nm。
(3)某同学突发奇想,将一透明薄片贴住双缝中的(如图丙所示),他将观察到中央亮纹______(填正确答案标号)。
A. 不移动 B. 向P点上侧移动 C. 向P点下侧移动
14. (1)某同学用多用电表粗侧时,首先用多用表的“×100”欧姆挡,发现欧姆表的指针偏转很大,为了减小误差,多用表的选择开关应该换用_________欧姆挡(填“×1k”或“×10”),换挡后按正确的操作步骤测此图柱体的电阻,表盘示数如图所示,则该电阻的阻值约为_________Ω。
(2)某探究小组准备用图所示的电路测量某电源的电动势和内阻,实验器材如下:
待测电源(电动势约2V);
电阻箱R(最大阻值为99.99Ω);
定值电阻(阻值为2.0Ω);
定值电阻(阻值为4.5kΩ);
电流表G(量程为400,内阻)。
开关S,导线若干。
①将定值电阻和电流表G串联,相当于把电流表G改装成了一个量程为_________V的电压表;
②闭合开关,多次调节电阻箱,并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I;
③现要用图像法求出电源的电动势E和内阻r,可作出图像,则和的关系式为_________用题中字母表示;
④该实验测得的电动势与真实值相比,理论上_________。(填“>” “<” 或“=”)
四、解答题
15. 如图,内径均匀的弯曲玻璃管ABCDE两端开口,AB、CD段竖直,BC、DE段水平,AB=90cm,BC=CD=DE=30cm。在水平段DE内有一长10cm的水银柱,其左端距D点10cm。在环境温度为320K时,保持BC段水平,已知大气压为75cmHg且保持不变。(忽略液体表面张力及玻璃管内径的影响)
(1)若将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中,使A端刚刚没入水银面,再将环境温度缓慢升高,求温度升高到多少K时,水银柱刚好全部溢出;
(2)若将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中,使A端刚刚没入水银面下5cm处。再将环境温度缓慢降低,求温度降低到多少K时,水银柱恰好有一半进入CD部分。
16. 撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动,完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.在第二十九届北京奥运会比赛中,身高1.74m的俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩打破世界纪录.设伊辛巴耶娃从静止匀加速助跑距离s=32m,速度达到v=8.0m/s时,撑杆起跳,使重心升高h1=4.20m后越过横杆,重心下降h2=4.05m时身体接触软垫,从最高点到落地过程中水平位移x=0.9m,已知伊辛巴耶娃的质量m=65kg,重力加速度g取10m/s2,不计撑杆的质量和空气的阻力,求:
(1)伊辛巴耶娃匀加速助跑的加速度大小;
(2)如果伊辛巴耶娃只是通过借助撑杆把助跑提供的动能转化为上升过程中的重力势能,她最多能使自身重心升高多少?
(3)伊辛巴耶娃在撑杆起跳上升阶段至少要做多少功?
17. 如图所示,在桌面上有质量分别为和的A、B两不带电小物块,A、B相距,A与桌面动摩擦因数为0.45,B在桌面的右边缘。桌子右边缘在地面投影为P点,桌面到地面高度为,在桌子右边有竖直固定的光滑圆弧轨道,半径,轨道边缘Q点和圆心O连线与竖直方向成,轨道上边缘F在圆心O正上方,在过Q点的竖直虚线右侧有水平向右的匀强电场,在Q点固定一电荷量为、质量为m的小物块C。现给A一个初动量,A、B碰撞后A落地点距离P点,B恰好沿切线方向进入圆弧轨道跟C发生弹性碰撞,碰撞前瞬间解除C的固定,且C电荷量不变,。求:
(1)A、B碰撞损失的能量;
(2)C的质量为多少时,C恰能到达圆弧轨道最高点;
(3)在(2)问的条件下,求C从离开轨道到落地的时间(C未与桌子相碰)。
18. 如图所示,在O-xyz三维坐标系中,y>0空间一侧有沿y轴负方向的匀强电场,y<0空间一侧有沿y轴负方向的匀强磁场。一带正电粒子以速度v0从x轴上的A点(-d,0,0)处在xOy平面内沿与x轴正方向成角射入电场中,已知粒子质量为m,电荷量为q,粒子恰好经过O点,磁感应强度大小为,粒子的重力忽略不计,求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)粒子射入电场开始计时,第n次经过y轴时在y轴上的位置坐标。
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高三年级二模考试
物理试题
一、单选题
1. 核电池是各种深空探测器中最理想的能量源,它不受极冷极热的温度影响,也不被宇宙射线干扰。同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料作为燃料,中的Pu元素是,已知的半衰期为88年,其衰变方程为。若、、X的结合能分别为、、,则下列说法正确的是( )
A. 的平均核子质量大于的平均核子质量
B. 衰变放出的射线是氦核流,它的贯穿能力很强
C. 该反应释放的能量为
D. 100个原子核经过88年后剩余50个
【答案】A
【解析】
【详解】A.衰变反应后存在质量亏损,则的平均核子质量大于的平均核子质量,A正确;
B.衰变放出的射线是射线,即氦核流,它的贯穿能力很弱,电离能力很强,B错误;
C.该反应释放的能量为,C错误;
D.半衰期具有统计规律,对大量原子核适用,对少量原子核不适用,D错误。
故选A。
2. 在军事科技日新月异的今天,隐身技术作为战场上的“隐形斗篷”,一度让敌方雷达束手无策。然而,反隐形雷达的崛起,正逐步揭开这层神秘面纱,成为未来战场上的“透视眼”。反隐形雷达一般采用毫米波段雷达及米波段雷达联合工作,毫米波段雷达工作在30GHz-300GHz频段,波长较短,分辨率高;米波段雷达工作在30MHz-300MHz频段,波长较长,可以与机体某些部位发生共振,增大雷达反射面。下列说法正确的是( )
A. 这两种雷达波在空中相遇能发生干涉现象
B. 这两种雷达波在真空中的传播速度相等
C. 米波雷达的波长(1m-10m)较长衍射能力强,可绕过隐身飞机的吸波涂层,在飞机金属表面发生反射
D. 米波雷达的电磁波波长与隐身飞机表面涂层的厚度匹配,引发薄膜干涉相消现象,降低回波强度
【答案】B
【解析】
【详解】A.这两种雷达波因频率不同,则在空中相遇时不能发生干涉现象,选项A错误;
B.这两种雷达波在真空中的传播速度相等,均为3×108m/s,选项B正确;
C.米波雷达的波长(1m-10m)较长衍射能力强,可绕过隐身飞机的吸波涂层,不能在飞机金属表面发生反射,选项C错误;
D.若米波雷达的电磁波波长与隐身飞机表面涂层的厚度匹配,薄膜干涉使得反射增强,即增强了回波强度,选项D错误。
故选B。
3. 恒温水池底部一个气泡由池底缓缓上浮,在气泡上浮的过程中( )
A. 气泡内气体压强增大
B. 气泡表面张力让气泡扩张
C. 气泡内气体对外界做功
D. 单位时间内撞击气泡表面单位面积分子数增加
【答案】C
【解析】
【详解】A.气泡内气体的压强为
因为大气压强恒定,且气泡缓慢上升过程中h减小,所以p减小,故A错误;
B.表面张力的作用是使液体表面积收缩,因此表面张力会让气泡有收缩趋势,不会使气泡扩张,故B错误;
C.恒温水池内气泡温度不变,由玻意耳定律可知,压强减小则体积增大,气体体积膨胀,因此气泡内气体对外界做功,故C正确;
D.气体压强减小,因气泡温度不变,分子平均动能不变, 可知气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数减少,故D错误。
故选C。
4. 在光学仪器中,“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示,其棱镜的横截面ABCD是底角为的等腰梯形,与BC平行的三条光线经AB面射入棱镜,经BC面反射后,反射光线直接射到CD面上。已知棱镜材料的折射率n=,则( )
A. 光线1在AB面上的折射角为
B. 三条光线在BC面上都发生全反射
C. 只有光线3在BC面上发生全反射
D. 从DC射出的光线跟入射光线平行,且距离C点最近的为光线3
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,光线1在AB面上的入射角为,由折射定律有
得
即光线1在AB面上的折射角为,故A错误;
BC.由公式可知,发生全反射的临界角为
光路图如图所示,由图像可知,光线在BC面上的入射角
由于三条光线平行,三条光线在BC面上的入射相同,则三条光线在BC面上都发生全反射,故B正确,C错误;
D.由三条光线平行,三条光线在棱镜中的传播如图所示,由图可知,光线射到DC面的入射角为,折射角为,即光线与入射光线平行,但距离C点最近的为光线1,故D错误。
故选B。
5. 探测器“夸父A”在距地球约150万公里的拉格朗日L1点,与地球一起以相同的公转周期绕太阳做匀速圆周运动,用以监测太阳活动的发生及其伴生现象,则( )
A. “夸父A”处于平衡状态
B. 在相同时间内,“夸父A”的位移相同
C. “夸父A”、地球绕太阳公转的向心加速度相同
D. “夸父A”绕太阳公转的加速度小于地球公转的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.“夸父A”绕太阳做匀速圆周运动,处于非平衡状态,故A不符合题意;
B.在相同时间内,“夸父A”的位移大小相同,方向可能不同,故B不符合题意;
C.根据
又
解得
故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
6. 急行跳远作为一项需要体力和技巧的运动,要求运动员具备出色的跳跃能力和掌握正确的动作要领。如图所示,若将运动员简化为质点,其起跳速度与水平面的夹角为,大小为,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 当保持不变时,越大跳远成绩越好
B. 当保持不变时,越小跳远成绩越好
C. 当保持不变时,越大跳远成绩越好
D. 当保持不变时,越小跳远成绩越好
【答案】C
【解析】
【详解】运动员起跳后做斜抛运动,竖直方向,
水平方向匀速直线运动
可得
AB.根据可知, v保持不变,当时跳远成绩最好,AB错误;
CD.根据可知,当θ保持不变时,v越大跳远成绩越好,C正确,D错误。
故选C。
7. 如图甲所示,是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图像,其中直线与横轴交点的坐标为4.29,与纵轴交点的坐标为0.5,如图乙所示是氢原子的能级图,下列说法正确的是( )
A. 该金属的逸出功为0.5eV
B. 根据该图像能求出普朗克常量
C. 该金属的极限频率为
D. 用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
【答案】B
【解析】
【详解】A.当时,逸出功为
故A错误;
B.由得知,该图线的斜率表示普朗克常量h,故B正确;
C.根据爱因斯坦光电效应方程可知图象的横轴的截距大小等于截止频率,由图知该金属的截止频率为4.27×1014 Hz,故C错误;
D.用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光能量为
不能使该金属发生光电效应,故D错误。
故选B。
8. 如图甲所示,一可视为质点的物块在时刻滑上一固定斜面,其运动的图像如图乙所示,已知斜面AB段粗糙,BC段光滑,物块在AB段的加速度大小是在BC段加速度大小的2倍,运动到C点时物块速度为0。重力加速度,则( )
A. 斜面的倾角为
B. 物块的质量为5kg
C. 斜面上AC段的长度为16m
D. 物块与斜面AB段间的动摩擦因数为0.75
【答案】D
【解析】
【详解】A.图像的斜率等于加速度,由题意可知
解得
所以BC段物块的加速度为
因BC段光滑,由牛顿第二定律有
得
故A错误;
B.依题意,由牛顿第二定律物块质量均可消掉,所以不能求出物块的质量,故B错误;
C.根据图线与横轴围成的面积表示位移,可知AC的长度为
斜面上段的长度不可能为16m,故C错误;
D.物块在AB段上由牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选D。
二、多选题
9. 一列简谐横波在t=0.2s时的波形图如图甲所示,P、Q为介质中的两个质点,它们的平衡位置分别为x=1m和x=3.5m,质点P的振动图象如图乙所示,则( )
A. 该简谐波的波速为10m/s
B. t=0.28s时,质点P、Q的速度方向相同
C. 该简谐波沿x轴正方向传播
D. t=0.4s到t=1.1s内,质点Q的路程为7cm
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由图甲知该波波长为,图乙知周期为,则该简谐波的波速为
故A正确;
C.由题图乙可知,当t=0.2s时,质点P正从平衡位置向y轴负方向运动,根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知,该波一定沿x轴负方向传播,故C错误;
B.t=0.28s时,质点P、Q各振动了0.08s,小于四分之一周期,质点P正从平衡位置向y轴负方向运动,经过向下振动;质点Q开始向上振动,经过也向下振动,故B正确;
D.t=0.4s到t=1.1s内,即质点Q振动了,质点Q的起始位置既不是平衡位置,又不是最大位移处,所以在路程不是
故D错误。
故选AB。
10. 如图,水平线上的O点放置一点电荷,图中画出电荷周围对称分布的几条电场线.以水平线上的某点O′为圆心画一个圆,与电场线分别相交于a、b、c、d、e,下列说法正确的是( )
A. b、e两点的电场强度不相同
B. a点电势低于c点电势
C. b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差
D. 电子沿圆周由d到b,电场力做正功
【答案】ABC
【解析】
【详解】由图看出,b、e两点电场强度的大小相等,但方向不同,而电场强度是矢量,所以b、e两点的电场强度不同,故A正确.根据顺着电场线电势逐渐降低可知,离点电荷O越远,电势越低,故a点电势低于c点电势.故B正确.根据对称性可知,b、c 两点间电势差与e、d两点间电势差相等,故C正确.d点的电势高于b点的电势,由Ep=qφ=-eφ,则知电子在d点的电势能小于在b点的电势能,根据功能关系可知,电子沿圆周由 d 到 b,电场力做负功,故D错误.故选ABC.
【点睛】常见电场的电场线分布要求我们能熟练掌握,并要注意沿电场线的方向电势是降低的,同时注意点电荷形成电场的对称性.加强基础知识的学习,掌握住电场线的特点,即可解决本题.
11. 如图所示,水平面内有两根足够长的平行光滑金属导轨,间距为L,两端分别接有电容为C的电容器和阻值为R的电阻,导轨间有垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现有一长为2L的金属棒垂直放在导轨上,在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度转过的过程中(金属棒电阻不计,脱离导轨前始终与导轨接触良好)( )
A. 刚开始时通过定值电阻的电流方向由a到b
B. 金属棒刚开始转动时,产生的感应电动势最大
C. 通过定值电阻的电荷量为
D. 通过定值电阻的电荷量为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据右手定则可知,刚开始时通过定值电阻的电流方向由a到b,故A正确;
B.金属棒产生的电动势为
其中,为金属棒切割磁感线的长度,
解得
由题意可知,金属棒转动过程中,金属棒切割磁感线的长度增大,所以电动势增大,故B错误;
CD.由题意可知,当金属棒转过后,金属棒与上导轨脱离,在此之前,通过定值电阻的电荷量为
其中
解得
此次,金属棒产生的电动势为
即电容器储存的电荷量为
此后,金属棒继续转动,电容器通过定值电阻放电,则通过定值电阻的电荷量为,故C正确,D错误。
故选AC。
12. 如图所示,倾角为、间距为的光滑导轨的上端连接一自感系数为的线圈,空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场,现将一根质量为的导体棒从导轨上某处由静止释放,由于电路中的总电阻极小,此后导体棒在导轨上做简谐运动,导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒简谐运动的振幅为 B. 导体棒的最大速度为
C. 回路中的最大电流为 D. 导体棒简谐运动的周期为
【答案】BC
【解析】
【详解】导体棒运动时,感应电动势
自感电动势
电路总电阻极小,故
即
积分得,即(以平衡位置为原点,位移为)。
导体棒受力:
代入,平衡位置处,得
即平衡位置位移
以平衡位置为新原点,位移为,则,代入得:
即简谐运动回复力
角频率
A.导体棒从静止释放,初始位置为最大位移处,振幅,A错误。
B.简谐运动最大速度
代入、
得,B正确。
C.根据前面分析,可知最大电流
代入,得,C正确。
D.简谐运动周期,D错误。
故选BC。
三、实验题
13. 某实验小组在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。
(1)下列说法正确的是______(填正确答案标号)。
A. 若观察到条纹比较模糊,可能是单双缝不平行
B. 若观察到条纹比较模糊,可以将毛玻璃屏换成透明玻璃屏
C. 减小单双缝的间距可以增大条纹间距
D. 单缝的作用是方便获取相位差恒定的相干光源
(2)移动测量头上的手轮,使分划线对准第1条明条纹中心,图乙为此时50分度游标卡尺的读数______mm,继续转动手轮,使条纹向左边移动,直到对准第5条明条纹中心,此时游标卡尺的读数为。已知双缝间距离为,双缝到毛玻璃屏间距离为,则单色光波长______nm。
(3)某同学突发奇想,将一透明薄片贴住双缝中的(如图丙所示),他将观察到中央亮纹______(填正确答案标号)。
A. 不移动 B. 向P点上侧移动 C. 向P点下侧移动
【答案】(1)AD (2) ①. 10.30 ②. 632 (3)C
【解析】
【小问1详解】
AB.条纹比较模糊可能是单双缝不平行导致的,毛玻璃屏是用来承接干涉条纹的,故B错误,A正确;
C.设双缝的间距为,双缝到屏的距离为,则条纹间距公式
减小单双缝间距并不能改变条纹间距,故C错误;
D.光源各部分的相位差是不稳定的,不能形成干涉条纹,单缝的作用就是选定光源中的相位差恒定的部分,从而形成干涉条纹,故D正确。
故选AD。
【小问2详解】
[1]由图乙可知
[2]条纹间距
解得
【小问3详解】
透明薄片相当于增大光程,光程差为0的点将向下移,故中央亮条纹向P点下侧移动。
故选C。
14. (1)某同学用多用电表粗侧时,首先用多用表的“×100”欧姆挡,发现欧姆表的指针偏转很大,为了减小误差,多用表的选择开关应该换用_________欧姆挡(填“×1k”或“×10”),换挡后按正确的操作步骤测此图柱体的电阻,表盘示数如图所示,则该电阻的阻值约为_________Ω。
(2)某探究小组准备用图所示的电路测量某电源的电动势和内阻,实验器材如下:
待测电源(电动势约2V);
电阻箱R(最大阻值为99.99Ω);
定值电阻(阻值为2.0Ω);
定值电阻(阻值为4.5kΩ);
电流表G(量程为400,内阻)。
开关S,导线若干。
①将定值电阻和电流表G串联,相当于把电流表G改装成了一个量程为_________V的电压表;
②闭合开关,多次调节电阻箱,并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I;
③现要用图像法求出电源的电动势E和内阻r,可作出图像,则和的关系式为_________用题中字母表示;
④该实验测得的电动势与真实值相比,理论上_________。(填“>” “<” 或“=”)
【答案】 ①. ×10 ②. 120 ③. 2 ④. ⑤. =
【解析】
【详解】(1)[1]欧姆挡“×100”测电阻的指针偏转角度很大,说明此倍率下的电阻较小,为了使指针指示的数字变大,则倍率要降低,故选“×10”的倍率挡;
[2]待测电阻为
(2)①[3]定值电阻和电流表G串联,构成的电压表量程为
③[4]由电路图可知,R1与G串联后与电阻箱并联,然后再与R0串联,电流表与R1串联充当电压表使用测量为路端电压;干路电流为
由闭合电路欧姆定律可知
整理得
④[5]电流表内阻已知,流过电源的电流是两支路的电流之和,为准确值,故本实验无系统误差,理论上电动势和内阻测量准确,故理论上E测=E真。
四、解答题
15. 如图,内径均匀的弯曲玻璃管ABCDE两端开口,AB、CD段竖直,BC、DE段水平,AB=90cm,BC=CD=DE=30cm。在水平段DE内有一长10cm的水银柱,其左端距D点10cm。在环境温度为320K时,保持BC段水平,已知大气压为75cmHg且保持不变。(忽略液体表面张力及玻璃管内径的影响)
(1)若将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中,使A端刚刚没入水银面,再将环境温度缓慢升高,求温度升高到多少K时,水银柱刚好全部溢出;
(2)若将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中,使A端刚刚没入水银面下5cm处。再将环境温度缓慢降低,求温度降低到多少K时,水银柱恰好有一半进入CD部分。
【答案】(1)360K;(2)252K
【解析】
【详解】(1)玻璃管内封闭气体压强保持不变
, T1=320K
根据盖吕萨克定律
代入得
T2=360K
(2) A端插入水银面下5cm后,
p1=75cmHg,
降温后水银柱有一半进入CD部分,A管内有水银面也上升5cm
p3=70cmHg,
根据理想气体状态方程
代入解得
T3=252K
16. 撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动,完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.在第二十九届北京奥运会比赛中,身高1.74m的俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩打破世界纪录.设伊辛巴耶娃从静止匀加速助跑距离s=32m,速度达到v=8.0m/s时,撑杆起跳,使重心升高h1=4.20m后越过横杆,重心下降h2=4.05m时身体接触软垫,从最高点到落地过程中水平位移x=0.9m,已知伊辛巴耶娃的质量m=65kg,重力加速度g取10m/s2,不计撑杆的质量和空气的阻力,求:
(1)伊辛巴耶娃匀加速助跑的加速度大小;
(2)如果伊辛巴耶娃只是通过借助撑杆把助跑提供的动能转化为上升过程中的重力势能,她最多能使自身重心升高多少?
(3)伊辛巴耶娃在撑杆起跳上升阶段至少要做多少功?
【答案】(1) 1m/s2;(2) 3.2m;(3) 682.5J
【解析】
【详解】(1)设助跑距离为s,由运动学公式v2=2as解得
(2)运动员上升过程,根据机械能守恒
解得
h=3.2m
(3)设运动员在最高点水平速度为vx,运动员在下落阶段做平抛运动
x=vxt
解得
vx=1.0m/s
设起跳撑杆上升阶段所做的功为W,由功能关系
解得
W=682.5J
17. 如图所示,在桌面上有质量分别为和的A、B两不带电小物块,A、B相距,A与桌面动摩擦因数为0.45,B在桌面的右边缘。桌子右边缘在地面投影为P点,桌面到地面高度为,在桌子右边有竖直固定的光滑圆弧轨道,半径,轨道边缘Q点和圆心O连线与竖直方向成,轨道上边缘F在圆心O正上方,在过Q点的竖直虚线右侧有水平向右的匀强电场,在Q点固定一电荷量为、质量为m的小物块C。现给A一个初动量,A、B碰撞后A落地点距离P点,B恰好沿切线方向进入圆弧轨道跟C发生弹性碰撞,碰撞前瞬间解除C的固定,且C电荷量不变,。求:
(1)A、B碰撞损失的能量;
(2)C的质量为多少时,C恰能到达圆弧轨道最高点;
(3)在(2)问的条件下,求C从离开轨道到落地的时间(C未与桌子相碰)。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)A与B碰撞前,有
,
碰前对A有
解得
A与B碰撞后A做平抛运动,则有
,
解得
A与B碰撞,根据动量守恒定律有
解得
故A与B碰撞损失动能为
(2)C在电场中,等效重力为
方向与竖直方向成角,设C碰撞后速度为,恰能到达等效重力最高点D,在D点有
C碰撞后到D点有
解得
B到达圆弧Q前速度
B、C碰撞过程有
,
解得
(3)C从碰撞后到轨道最高点F,有
解得
桌子边缘到圆弧左边缘Q高度为
所以F点到地面的高度为
所以从F点落到地面所用时间满足
解得
18. 如图所示,在O-xyz三维坐标系中,y>0空间一侧有沿y轴负方向的匀强电场,y<0空间一侧有沿y轴负方向的匀强磁场。一带正电粒子以速度v0从x轴上的A点(-d,0,0)处在xOy平面内沿与x轴正方向成角射入电场中,已知粒子质量为m,电荷量为q,粒子恰好经过O点,磁感应强度大小为,粒子的重力忽略不计,求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)粒子射入电场开始计时,第n次经过y轴时在y轴上的位置坐标。
【答案】(1);(2)(0,,0)
【解析】
【详解】(1)粒子在电场中做类斜抛运动,则有
沿电场方向有
由牛顿第二定律
联立解得
(2)粒子进入磁场后,在垂直y轴的平面做匀速圆周运动,在y轴上沿轴负方向做匀速直线运动,则有
由
粒子在磁场中第n次距y轴最远时,粒子沿y轴负方向移动的距离
联立解得
第n次经过y轴时在y轴上的位置坐标为(0,,0)。
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