内容正文:
南师附中2026届高三联考
物理试题
一、选择题:本题共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意
1. 在某学校举行的两次升国旗演练中,升国旗的时间相同,每次演练过程中国旗加速和减速阶段的加速度大小相同,且第一次演练时的加速度大小小于第二次演练时的,则以下升国旗过程中,国旗速度v和时间t的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据题意可知,两次升国旗的时间和位移相等,由图像的面积表示位移可知,A图像两次升旗的位移不相等,B图像两次升旗的时间不相等,故AB错误;
CD.v-t图像的斜率表示物体加速度,与横轴围成的面积表示位移,又两次升国旗过程中国旗的位移相同,且第一次升国旗时变速阶段的加速度大小小于第二次升国旗时的,故C正确,D错误。
故选C。
2. 2024年,我国的航天史即将迎来一个新的里程碑!而这次的里程碑,就是嫦娥六号的发射。嫦娥六号探月卫星沿地月转移轨道到达距月球表面一定高度的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获,进入椭圆轨道I绕月飞行,再经过一次制动进入近月球表面的圆形轨道II上绕月球做匀速圆周运动,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅱ上运动的周期比沿轨道I运动的周期大
B. 卫星在轨道I上运行时经过P点的机械能和经过A点的机械能相等
C. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的加速度小于在轨道I上运动到A点的加速度
D. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的速度与在轨道I上运动到A点的速度大小相等
【答案】B
【解析】
【详解】A.卫星在轨道Ⅱ上运动的半径比沿轨道Ⅰ运动的半长轴小,根据开普勒第三定律可知,卫星在轨道Ⅱ上运动的周期比沿轨道Ⅰ运动的周期小,故A错误;
B.卫星在轨道I上运行时,只有引力做功,机械能守恒,经过P点的机械能和经过A点的机械能相等,故B正确;
C.根据牛顿第二定律有
解得
可知,卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的加速度等于在轨道Ⅰ上运动到A点的加速度,故C错误;
D.轨道Ⅱ相对于轨道Ⅰ是低轨道,由高轨道变轨到低轨道,需要在切点位置减速,可知,卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的速度小于在轨道Ⅰ上运动到A点的速度,故D错误。
故选B。
3. 用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光。调整仪器,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增大条纹间距,可( )
A. 将滤光片靠近单缝 B. 将单缝向靠近双缝的方向移动
C. 将屏向远离双缝的方向移动 D. 使用间距更大的双缝
【答案】C
【解析】
【详解】根据条纹间距表达式
其中为双缝到屏的距离,为双缝间距,为光的波长。
A.将滤光片靠近单缝,条纹间距不变,故A错误;
B.将单缝向靠近双缝的方向移动,条纹间距不变,故B错误;
C.将屏向远离双缝的方向移动,则增大,条纹间距增大,故C正确;
D.使用间距更大的双缝,则增大,条纹间距减小,故D错误。
故选C。
4. 某汽缸内封闭有一定质量的理想气体,从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其V—T图像如图所示,则在该循环过程中,下列说法正确的是( )
A. 从状态B到C,气体吸收热量
B. 从状态C到D,气体的压强增大
C. 从状态D到A,单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D. 若气体从状态C到D,内能增加3kJ,对外做功5kJ,则气体向外界放出热量8kJ
【答案】C
【解析】
【详解】A.从状态B到C过程气体发生等温变化,内能不变,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体放出热量,A错误;
B.由V =T知,从C到D过程气体发生等压变化,B错误;
C.从D到A过程中,气体温度不变,则单个气体分子碰撞器壁的力不变,压强减小,则必然是单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少造成的,C正确;
D.由
U = W + Q
得
Q = 8kJ
气体从外界吸收热量,D错误。
故选C。
5. 把三个物体从水平地面上的不同位置沿不同的路径抛出,最终落在水平地面上的同一点,三条路径的最高点是等高的,如图所示。若忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 沿路径1抛出的物体在空中运动的时间最长
B. 沿路径1抛出的物体初速度的水平分量最大
C. 沿路径3抛出的物体初速度的竖直分量最大
D. 三个物体抛出时初速度的水平分量相等
【答案】B
【解析】
【详解】AC.设物体抛出初速度的竖直分量为vy,水平分量为vx,上升的最大高度为h,运动时间为t,由于竖直高度相同,根据对称性有
解得
则竖直分速度大小
由于最高点等高,则三个物体运动时间与初速度的竖直分速度大小均相等,故AC错误;
BD.物体水平方向做匀速直线运动
根据图像有
可知即初速度水平分量不等,沿路径1抛出的物体初速度的水平分量最大,故B正确,D错误。
故选B。
6. 太阳能光伏发电将光能转换成电能,其原理是光电效应。如图所示为某金属材料发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光波长的关系图像,图像与横轴的交点为a,图像的虚线部分无限趋近这条直线,普朗克常量为h,则光在真空中的速度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由爱因斯坦光电效应方程得
根据图像可知,当时,
得
联立解得
故选B。
7. 图甲为超声波悬浮仪,上方圆柱体发出超声波,下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后,会出现振幅几乎为零的点——节点,小水珠能在节点处附近保持悬浮状态,图丙为某时刻两列超声波的波形图,P、Q为波源,点M(-1.5,0)、点N(0.5,0)分别为两列波的波前,已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是( )
A. 该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340Hz
B. 小水珠悬浮时,受到的声波压力为零
C. 两列波充分叠加后,小水珠不可以悬浮在点M(-1.5,0)附近
D. 经过t=1×10-4s,点M沿x轴正方向移动3.4cm
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,超声波波长为1cm,而声波的传播速度为340m/s,所以超声波信号频率为
故A错误;
B.小水珠悬浮时,受到的声波压力与重力平衡,所以声波压力竖直向上,故B错误;
C.由于PQ为两个波源,可知波源振动步调相反,M点与两个波源的波程差为2.5cm,即2.5个波长,为振动加强点,不是节点,小水珠不能悬浮在此处,故C正确;
D.介质中的各质点在平衡位置附近振动,而不会随波迁移,故D错误。
故选C。
8. 一质量为2 kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速运动,当运动一段时间后,拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图中给出了拉力随物体位移变化的关系图像。已知重力加速度,由此可知下列说法不正确的是( )
A. 物体与水平面间的动摩擦因数约为0.7 B. 减速运动的时间约为1.7 s
C. 减速过程中拉力对物体所做的功约为49 J D. 匀速运动时的速度约为6 m/s
【答案】ABC
【解析】
【详解】A. 物体一开始做匀速运动,拉力等于滑动摩擦力,由图像可知,匀速阶段拉力,因此滑动摩擦力
根据滑动摩擦力公式,
解得,A错误;
C.减速过程中拉力所做的功为图像与坐标轴所围面积的大小,约为,C错误;
D. 对减速过程应用动能定理
代入数据解得,D正确;
B.减速运动过程加速度逐渐增大,平均速度大于3m/s,如果只有摩擦力,加速度大小为,由6m/s减到0,用时为1.7s,实际有拉力,平均加速度小于,故总时间大于1.7s ,B错误。
题目要求选择不正确选项,故选 ABC。
9. 如图所示,发电机矩形线框匝数为,面积为,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为,线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动,转动周期为,线框输出端接有换向器。定值电阻、,理想变压器原副线圈的匝数比为,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是( )
A. 安装了换向器,变压器副线圈没有电压
B. 线框转动一圈过程中,通过的电量为
C. 在和时间内,流过的电流方向相反
D. 发电机的输出功率为
【答案】B
【解析】
【详解】A.变压器中只要有电流的变化就能实现变压,即变压器副线圈有电压,故A错误;
B.设原线圈等效电阻为,则有
因为
联立可得
则原线圈总电阻
由于存在换向器,转动一圈过程,通过线框的电荷量为
由于
则二者电流比
故二者电荷量之比
故通过的电量为,故B正确;
C.由于存在换向器,则流过的电流方向始终不变,故C错误;
D.线圈转动产生的感应电动势有效值
发电机的输出功率为,故D错误。
故选B。
10. 如图所示,光滑平行的水平导轨、之间有垂直纸面向里的匀强磁场,导轨间距为,电阻均为、长均为的金属棒A、B置于导轨上,与导轨接触良好,导轨左侧接了阻值也为的定值电阻。现同时分别给A、B一个初速度、,且,导轨电阻不计,则A、B棒开始运动的瞬间流过金属棒B中的电流大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设上下导轨电势差为U, A、B棒分别可看作具有内阻 R、电动势 BL和 BL的电源,左侧固定电阻为 R,无电动势。规定电流由上向下为正,左侧电阻的电流
通过A棒的电流
通过B棒的电流
由于没有外接电源,总电流在上导轨处的代数和应为零,即
可得
进而可求通过B棒的电流
由于
所以
表示B棒中的实际电流方向是由下导轨流向上导轨,其大小则为
故选D。
11. 如图所示,绝缘粗糙细杆abc在b处弯折,水平bc段足够长,在虚线AB的右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带电圆环(可视为点电荷)套在杆上从ab段某处由静止释放,忽略圆环经过弯折处的能量损失,圆环在运动过程中所带电荷量保持不变。下列关于圆环速度v随时间t变化的图像不可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设带电圆环的质量为,绝缘粗糙细直杆的动摩擦因数为,当带电圆环从倾角为的倾斜绝缘细直杆上下滑时,设其获得的加速度大小为,由牛顿第二定律可得
解得
由此可知在带电圆环下滑到倾斜绝缘细直杆的最下端的过程中,做初速度为零的匀加速直线运动,反映在图像上则为过原点的倾斜直线。
而当带电圆环进入虚线AB右侧的匀强磁场中后,若圆环带正电,则要受到竖直向上的洛伦兹力,而当洛伦兹力等于其重力时,圆环所受合外力为零,在磁场中将做匀速直线运动,图像为一条平行于时间轴的直线;
若洛伦兹力大于重力,则由牛顿第二定律可得
可知小环将做加速度减小的减速运动,而随着速度的减小洛伦兹力也随之减小,当洛伦兹力减小到与重力大小相等时,小环将做匀速直线运动;
若洛伦兹力小于重力,则由牛顿第二定律有
可知小环做减速运动,随着速度的减小,洛伦兹力减小,加速度增大,因此可知小环做加速度增大的减速运动,直至速度减为零;
若小环带负电,所受洛伦兹力竖直向下,由牛顿第二定律可得
可知小环做减速运动,随着速度的减小洛伦兹力减小,加速度减小,小环做加速度减小的减速运动,直至速度减为零。故ACD正确,B错误。
因本题要求选择不正确的选项,故选B。
二、非选择题:共5题,共56分。其中第12题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤
12. 某实验小组利用如图甲所示的电路探究电流表的不同接法对电阻测量误差大小的影响。实验器材如下:
电压表V(量程3V,内阻RV约为3000Ω);
电流表A(量程0.6A,内阻RA约为1.2Ω);
电阻箱R(0~9999Ω);
滑动变阻器(最大阻值5Ω,额定电流2A);
学生电源(输出电压3V)
开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
(1)请用连线代替导线把图乙所示的电路连接补充完整_____;
(2)正确连接电路后进行实验,闭合S,将单刀双掷开关K与a、b中的某一端相连接,将电阻箱的阻值调为R1=3Ω,改变滑动变阻器的触片位置,测得多组U、I值,并描绘出U—I图线,如图丙中的图线I;保持单刀双掷开关K的连接不变,再将电阻箱的阻值调为R2=30Ω,改变滑动变阻器的触片位置,测得多组U、I值,并描绘出U—I图线,如图丙中的图线II。
①根据图丙中的图线信息判断,此实验过程中单刀双掷开关K与__________(选填“a”或“b”)端相连;
②测量电阻的相对误差可表达为,则图丙中图线I对应的所测电阻箱电阻R1的相对误差为__________%(保留1位小数);
(3)保持单刀双掷开关K与a端相连接,电阻箱的阻值调整为Rx,测出对应的U、I值,并计算出所测电阻箱电阻的相对误差ηx,改变电阻箱的阻值,重复以上测量,并描绘出ηx—Rx图线。下列描绘ηx—Rx关系的图线可能正确的是____________;
A. B. C. D.
(4)实验中将电阻箱的阻值调为R0时发现,当单刀双掷开关K分别与a、b连接时,两种情况下所测电阻的相对误差相等,则R0与电压表内阻RV、电流表内阻RA之间的关系可表达为_________(用R0、RV、RA表示)。
【答案】 ①. ②. b ③. 45.1 ④. C ⑤.
【解析】
【详解】[1]
[2]图丙中的图线斜率为电阻的测量值,两次测量值都大于真实值,故可知其选用的是内接法,所以此实验过程中单刀双掷开关K与b端相连;
[3]图丙中图线I对应的所测电阻箱电阻R1的相对误差为
[4]保持单刀双掷开关K与a端相连接,此时为外接法,电阻箱的阻值调整为Rx,
可知Rx逐渐增大时,从零逐渐增大,增加的幅度逐渐变小,最后趋近于。
故选C。
[5]实验中将电阻箱的阻值调为R0时发现,当单刀双掷开关K分别与a、b连接时,两种情况下所测电阻的相对误差相等,则
化简得
13. 如图甲为气压式升降电脑椅,其简化结构如图乙,圆柱形汽缸A可沿圆柱形汽缸杆B外壁上下滑动。汽缸A与椅面固定在一起,其整体质量m=10kg;汽缸杆B与底座固定在一起,汽缸杆B的横截面积S=50cm2。在汽缸A与汽缸杆B间封闭一长L=20cm的气体(视为理想气体)。当人坐在椅面上,脚悬空稳定后椅面下降高度h=10cm。已知室内温度不变,汽缸A气密性、导热性能良好,忽略摩擦力,大气压强p0=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)椅面未坐人时,汽缸A中的气体压强p1;
(2)该人的质量M。
【答案】(1)p1=1.2×105Pa
(2)M=60kg
【解析】
【小问1详解】
初始状态时,以汽缸A与椅面整体为研究对象,由平衡条件可得
代入数据解得
【小问2详解】
人坐在椅面上脚悬空稳定后,设汽缸A内气体柱长度为,根据玻意耳定律可得
其中
代入数据解得
根据平衡条件可得
代入数据解得:M=60kg
14. 椭圆的光学性质是指在椭圆内部,从一个焦点发出的光线,经过椭圆反射后,会聚焦到椭圆的另一个焦点。现有一截面为椭圆(椭圆方程为)的透光均匀介质材料,其截面如图所示。一细束单色光从椭圆短轴顶点P处以与y轴夹角为方向入射,折射光恰好经过椭圆焦点。已知真空中的光速为。求:
(1)该材料的折射率n;
(2)光线从P点入射至第一次到达椭圆焦点的时间t。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由椭圆方程可知,,结合坐标系单位可知
可得
作出光路如图所示
在P处折射满足
【小问2详解】
光在介质材料中的传播速度为
由椭圆性质可知光路的长度为
光从P点到第一次到达时,在介质中的光路长度为
经历的时间为
15. 如图,在光滑水平地面上固定一矩形平台,光滑圆弧轨道凹槽紧贴平台左侧放置,并通过卡扣与平台锁定在一起,凹槽右端点与平台等高,圆弧半径为,为圆心,连线水平,连线与水平方向夹角为37°。一小球(视为质点)从离平台高处水平向左抛出,从点沿切线进入圆弧轨道,当小球从点飞出后解除锁定,小球最终落回平台。已知凹槽质量是小球质量的倍,重力加速度大小为,不计空气阻力,,求:
(1)小球从点飞出后,相对点上升的最大高度;
(2)小球从点飞出时,凹槽与平台间的水平距离;
(3)为使小球可以落回平台,的取值范围为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设小球抛出的初速度为,到Q点时竖直方向分速度为
小球平抛从沿切线进入圆弧轨道
竖直方向为自由落体运动,根据速度位移关系
小球从点到最高点过程中,根据机械能守恒
解得
【小问2详解】
设小球的质量为,小球刚进入凹槽时,小球与凹槽水平方向总动量为0
小球与凹槽水平动量守恒
,可得
小球从进入至飞出相对凹槽的水平位移为
解得
【小问3详解】
设小球从点飞出时相对于凹槽的速度为,凹槽相对于地面的速度为,系统水平动量守恒
机械能守恒
小球飞出后做斜抛运动,水平位移为
水平方向
竖直方向
小球可以落回平台,要求
解得
16. 如图,固定在水平桌面上的足够长光滑平行金属导轨AB、CD,相距L=0.5m,导轨处于竖直向下的匀强磁场中,B=1T。定值电阻,导体a阻值,,导体棒b为超导材料,,两棒垂直导轨放置,长度比导轨间距略大,以a棒初始所在位置为坐标原点,水平向右为正方向建立轴(轴平行于两金属导轨),棒初始位置。在两导轨间处有一弹性装置,金属棒与弹性装置碰撞会瞬间等速率回弹。现锁定棒,闭合,棒在水平向右的恒力作用下,以
向右匀速运动,当棒与棒碰撞前瞬间,解除棒锁定且撤去外力。已知a、b两棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨电阻、接触电阻不计。求:
(1)恒力F的大小;
(2)若a、b两棒相碰后即粘合在一起,两棒最终静止时的x轴坐标?
(3)由于温度上升,棒b电阻变为,将恒力F变为使a棒仍以的速度向右匀速运动。在碰撞前瞬间,断开S,撤去F',并给b棒向左的初速度2m/s,a棒与b棒发生弹性碰撞,则最终a、b两棒的速度大小为多少?从a、b两棒发生弹性碰撞至最终稳定的过程中,导体棒b上产生的焦耳热?
【答案】(1)
(2)
(3),方向向左;,方向向左,;
【解析】
【小问1详解】
棒受力平衡,所以
根据电磁感应定律,棒切割磁场产生的电流大小为
超导材料将短路,则
联立解得
【小问2详解】
根据动量守恒,碰撞瞬间有
碰撞后,两者粘合在一起运动直至停止(包括等速率反弹后),根据动量定理有
其中,又因为
解得
说明后续两棒反弹了
故最终停在处。
【小问3详解】
以向右为正方向,发生弹性碰撞则有
其中,
解得,
又由于两棒系统仅受等大反向的安培力作用,故系统总动量始终为0,棒在运动至弹性装置前,两棒的速度大小始终为,通过的位移大小也始终为,即棒撞上弹性装置前,棒滑行了,此过程中,仍取水平向右为正方向,根据电磁感应定律,安培力大小为
根据动量定理,对棒有
对棒有
其中,
解得,
反弹后,导体棒速度反向,大小不变,向左运动过程中,系统动量守恒有
解得
即两棒稳定后,最终的速度均为向左的,该过程中,根据能量守恒有
而
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南师附中2026届高三联考
物理试题
一、选择题:本题共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意
1. 在某学校举行的两次升国旗演练中,升国旗的时间相同,每次演练过程中国旗加速和减速阶段的加速度大小相同,且第一次演练时的加速度大小小于第二次演练时的,则以下升国旗过程中,国旗速度v和时间t的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 2024年,我国的航天史即将迎来一个新的里程碑!而这次的里程碑,就是嫦娥六号的发射。嫦娥六号探月卫星沿地月转移轨道到达距月球表面一定高度的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获,进入椭圆轨道I绕月飞行,再经过一次制动进入近月球表面的圆形轨道II上绕月球做匀速圆周运动,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅱ上运动的周期比沿轨道I运动的周期大
B. 卫星在轨道I上运行时经过P点的机械能和经过A点的机械能相等
C. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的加速度小于在轨道I上运动到A点的加速度
D. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的速度与在轨道I上运动到A点的速度大小相等
3. 用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光。调整仪器,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增大条纹间距,可( )
A. 将滤光片靠近单缝 B. 将单缝向靠近双缝的方向移动
C. 将屏向远离双缝的方向移动 D. 使用间距更大的双缝
4. 某汽缸内封闭有一定质量的理想气体,从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其V—T图像如图所示,则在该循环过程中,下列说法正确的是( )
A. 从状态B到C,气体吸收热量
B. 从状态C到D,气体的压强增大
C. 从状态D到A,单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D. 若气体从状态C到D,内能增加3kJ,对外做功5kJ,则气体向外界放出热量8kJ
5. 把三个物体从水平地面上的不同位置沿不同的路径抛出,最终落在水平地面上的同一点,三条路径的最高点是等高的,如图所示。若忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 沿路径1抛出的物体在空中运动的时间最长
B. 沿路径1抛出的物体初速度的水平分量最大
C. 沿路径3抛出的物体初速度的竖直分量最大
D. 三个物体抛出时初速度的水平分量相等
6. 太阳能光伏发电将光能转换成电能,其原理是光电效应。如图所示为某金属材料发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光波长的关系图像,图像与横轴的交点为a,图像的虚线部分无限趋近这条直线,普朗克常量为h,则光在真空中的速度为( )
A. B. C. D.
7. 图甲为超声波悬浮仪,上方圆柱体发出超声波,下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后,会出现振幅几乎为零的点——节点,小水珠能在节点处附近保持悬浮状态,图丙为某时刻两列超声波的波形图,P、Q为波源,点M(-1.5,0)、点N(0.5,0)分别为两列波的波前,已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是( )
A. 该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340Hz
B. 小水珠悬浮时,受到的声波压力为零
C. 两列波充分叠加后,小水珠不可以悬浮在点M(-1.5,0)附近
D. 经过t=1×10-4s,点M沿x轴正方向移动3.4cm
8. 一质量为2 kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速运动,当运动一段时间后,拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图中给出了拉力随物体位移变化的关系图像。已知重力加速度,由此可知下列说法不正确的是( )
A. 物体与水平面间的动摩擦因数约为0.7 B. 减速运动的时间约为1.7 s
C. 减速过程中拉力对物体所做的功约为49 J D. 匀速运动时的速度约为6 m/s
9. 如图所示,发电机矩形线框匝数为,面积为,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为,线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动,转动周期为,线框输出端接有换向器。定值电阻、,理想变压器原副线圈的匝数比为,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是( )
A. 安装了换向器,变压器副线圈没有电压
B. 线框转动一圈过程中,通过的电量为
C. 在和时间内,流过的电流方向相反
D. 发电机的输出功率为
10. 如图所示,光滑平行的水平导轨、之间有垂直纸面向里的匀强磁场,导轨间距为,电阻均为、长均为的金属棒A、B置于导轨上,与导轨接触良好,导轨左侧接了阻值也为的定值电阻。现同时分别给A、B一个初速度、,且,导轨电阻不计,则A、B棒开始运动的瞬间流过金属棒B中的电流大小为( )
A. B. C. D.
11. 如图所示,绝缘粗糙细杆abc在b处弯折,水平bc段足够长,在虚线AB的右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带电圆环(可视为点电荷)套在杆上从ab段某处由静止释放,忽略圆环经过弯折处的能量损失,圆环在运动过程中所带电荷量保持不变。下列关于圆环速度v随时间t变化的图像不可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题:共5题,共56分。其中第12题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤
12. 某实验小组利用如图甲所示的电路探究电流表的不同接法对电阻测量误差大小的影响。实验器材如下:
电压表V(量程3V,内阻RV约为3000Ω);
电流表A(量程0.6A,内阻RA约为1.2Ω);
电阻箱R(0~9999Ω);
滑动变阻器(最大阻值5Ω,额定电流2A);
学生电源(输出电压3V)
开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
(1)请用连线代替导线把图乙所示的电路连接补充完整_____;
(2)正确连接电路后进行实验,闭合S,将单刀双掷开关K与a、b中的某一端相连接,将电阻箱的阻值调为R1=3Ω,改变滑动变阻器的触片位置,测得多组U、I值,并描绘出U—I图线,如图丙中的图线I;保持单刀双掷开关K的连接不变,再将电阻箱的阻值调为R2=30Ω,改变滑动变阻器的触片位置,测得多组U、I值,并描绘出U—I图线,如图丙中的图线II。
①根据图丙中的图线信息判断,此实验过程中单刀双掷开关K与__________(选填“a”或“b”)端相连;
②测量电阻的相对误差可表达为,则图丙中图线I对应的所测电阻箱电阻R1的相对误差为__________%(保留1位小数);
(3)保持单刀双掷开关K与a端相连接,电阻箱的阻值调整为Rx,测出对应的U、I值,并计算出所测电阻箱电阻的相对误差ηx,改变电阻箱的阻值,重复以上测量,并描绘出ηx—Rx图线。下列描绘ηx—Rx关系的图线可能正确的是____________;
A. B. C. D.
(4)实验中将电阻箱的阻值调为R0时发现,当单刀双掷开关K分别与a、b连接时,两种情况下所测电阻的相对误差相等,则R0与电压表内阻RV、电流表内阻RA之间的关系可表达为_________(用R0、RV、RA表示)。
13. 如图甲为气压式升降电脑椅,其简化结构如图乙,圆柱形汽缸A可沿圆柱形汽缸杆B外壁上下滑动。汽缸A与椅面固定在一起,其整体质量m=10kg;汽缸杆B与底座固定在一起,汽缸杆B的横截面积S=50cm2。在汽缸A与汽缸杆B间封闭一长L=20cm的气体(视为理想气体)。当人坐在椅面上,脚悬空稳定后椅面下降高度h=10cm。已知室内温度不变,汽缸A气密性、导热性能良好,忽略摩擦力,大气压强p0=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)椅面未坐人时,汽缸A中的气体压强p1;
(2)该人的质量M。
14. 椭圆的光学性质是指在椭圆内部,从一个焦点发出的光线,经过椭圆反射后,会聚焦到椭圆的另一个焦点。现有一截面为椭圆(椭圆方程为)的透光均匀介质材料,其截面如图所示。一细束单色光从椭圆短轴顶点P处以与y轴夹角为方向入射,折射光恰好经过椭圆焦点。已知真空中的光速为。求:
(1)该材料的折射率n;
(2)光线从P点入射至第一次到达椭圆焦点的时间t。
15. 如图,在光滑水平地面上固定一矩形平台,光滑圆弧轨道凹槽紧贴平台左侧放置,并通过卡扣与平台锁定在一起,凹槽右端点与平台等高,圆弧半径为,为圆心,连线水平,连线与水平方向夹角为37°。一小球(视为质点)从离平台高处水平向左抛出,从点沿切线进入圆弧轨道,当小球从点飞出后解除锁定,小球最终落回平台。已知凹槽质量是小球质量的倍,重力加速度大小为,不计空气阻力,,求:
(1)小球从点飞出后,相对点上升的最大高度;
(2)小球从点飞出时,凹槽与平台间的水平距离;
(3)为使小球可以落回平台,的取值范围为多少?
16. 如图,固定在水平桌面上的足够长光滑平行金属导轨AB、CD,相距L=0.5m,导轨处于竖直向下的匀强磁场中,B=1T。定值电阻,导体a阻值,,导体棒b为超导材料,,两棒垂直导轨放置,长度比导轨间距略大,以a棒初始所在位置为坐标原点,水平向右为正方向建立轴(轴平行于两金属导轨),棒初始位置。在两导轨间处有一弹性装置,金属棒与弹性装置碰撞会瞬间等速率回弹。现锁定棒,闭合,棒在水平向右的恒力作用下,以
向右匀速运动,当棒与棒碰撞前瞬间,解除棒锁定且撤去外力。已知a、b两棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨电阻、接触电阻不计。求:
(1)恒力F的大小;
(2)若a、b两棒相碰后即粘合在一起,两棒最终静止时的x轴坐标?
(3)由于温度上升,棒b电阻变为,将恒力F变为使a棒仍以的速度向右匀速运动。在碰撞前瞬间,断开S,撤去F',并给b棒向左的初速度2m/s,a棒与b棒发生弹性碰撞,则最终a、b两棒的速度大小为多少?从a、b两棒发生弹性碰撞至最终稳定的过程中,导体棒b上产生的焦耳热?
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