内容正文:
2026届高中毕业班全真模拟考试
物理
本试卷分为选择题部分和非选择题部分,时间75分钟,满分100分
一、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. 量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子理论的说法正确的是( )
A. 光电效应实验中,绿光照射可以让电子逸出,则改用黄光照射也可以让电子逸出
B. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
C. 康普顿在研究石墨对X射线散射时,发现散射后有波长大于原波长的射线
D. 德布罗意认为电子具有波动性,但是质子不具有波动性
【答案】C
【解析】
【详解】A.产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率,黄光的频率小于绿光,若绿光能使金属发生光电效应,则黄光不一定能使该金属发生光电效应,即改用黄光照射不一定可以让电子逸出,故A错误;
B.普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的,是量子化的,不是连续的,故B错误;
C.石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒,光子和电子碰撞后,电子获得一定的动量,光子动量变小,根据可知波长变长,故C正确;
D.德布罗意认为物质都具有波动性,包括质子和电子,故D错误。
故选 C。
2. 一定质量的理想气体从状态A开始依次经过状态B再到状态C再回到状态A,其图像如图所示,其中CA曲线为双曲线的一部分。下列说法正确的是( )
A. 从B到C的过程中,气体放出热量
B. 从B到C的过程中,气体吸收热量,内能增加
C. 从C到A的过程中,气体的压强不变,内能增加
D. 从C到A的过程中,气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变少,且单个气体分子的撞击力变小
【答案】B
【解析】
【详解】AB.从B到C的过程中,V不变,则,T增大,则,内能增加,根据热力学第一定律
可得,即气体吸收热量,选项A错误,B正确;
C.从C到A的过程中,根据理想气体状态方程
可得
由于CA曲线为双曲线的一部分,因此从C到A的过程中,气体压强不变,V减小,T减小,内能减少,选项C错误;
D.从C到A的过程中,p不变,V减小,因此气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多,温度减小,单个气体分子撞击力变小,选项D错误。
故选B。
3. 现有一通电螺线管竖直固定于水平桌面右侧,螺线管中通有如图所示的恒定电流I1,通电螺线管的左侧固定一通电水平直导线M,直导线M中通有垂直于纸面向外的恒定电流I2。纸面内,以通电直导线M为圆心的圆上有A、B、C、D四点,其中A、C连线为圆的竖直直径,B、D连线为圆的水平直径。已知D点的磁感应强度方向竖直向上,忽略地磁场的影响。下列说法正确的是( )
A. A点的磁感应强度大于C点的磁感应强度
B. B点的磁感应强度大于D点的磁感应强度
C. 通电直导线M在图示位置时,通电螺线管所受直导线M对它的安培力水平向右
D. 将通电直导线M水平向右移动到D点的过程中,通电螺线管所受直导线M对它的安培力逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据右手螺旋定则,通电螺线管在它的左侧产生的磁场方向竖直向上,通电直导线M在A、C两点产生的磁场沿水平方向大小相等,方向相反,根据磁场的叠加,在A、C两点的磁感应强度大小相等,方向不同,A错误;
B.通电直导线M在B、D两点产生的磁场的磁感应强度大小相等,但方向相反,B点竖直向下,D点竖直向上,通电螺线管在B点和D点产生的磁场的磁感应强度方向均竖直向上,所以由磁场叠加原理可知,B点的磁感应强度更小,B错误;
C.通电直导线M在图示位置时,通电螺线管在通电直导线M处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向上,根据左手定则可知,通电直导线M所受安培力水平向左,根据牛顿第三定律可知,通电螺线管所受安培力水平向右,C正确;
D.根据通电螺线管周围磁感线分布特点可知,将通电直导线M水平向右移动到D点的过程中,通电直导线M所在位置的磁感应强度逐渐增大,则通电直导线M所受安培力逐渐增大,根据牛顿第三定律可知,通电螺线管所受安培力也逐渐增大,D错误。
故选C。
4. 如图所示,边长为m的正方形线圈abcd,匝数为,总电阻为,外电路电阻为,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上,匀强磁场的磁感应强度。若线圈从图示位置开始,以角速度rad/s绕OO′轴匀速转动,则以下判断中正确的是( )
A. 在s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为零
B. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C. 从时刻到s时刻,电阻R上产生的热量为J
D. 从t=0时刻到s时刻,通过电阻R的电荷量为C
【答案】C
【解析】
【详解】A.线圈转动的周期
在时刻,线圈从图示位置转过,此时磁场穿过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最大,故A错误;
B.线圈中产生感应电动势的最大值为
开始计时时线圈中的磁通量最大,感应电动势为零,则闭合电路中感应电动势的瞬时表达式为
故B错误;
C.线圈转动的周期为
回路中感应电流的最大值为
从时刻到s时刻回路中电流的有效值为
则电阻R上产生的热量为
故C正确;
D.从t=0时刻到s时刻,线框中磁通量的变化量
平均感应电动势
平均电流
通过R的电荷量
故D错误;
故选C。
5. 某介质中两持续振动的振源P、Q分别位于x轴上和处,t=0时刻两振源同时开始振动,t=3s时刻在x轴上第一次形成如图所示的波形。则下列说法正确的是( )
A. 波在传播过程中遇到1m尺度的障碍物能发生明显的衍射
B. 振源Q起振方向沿y轴正方向
C. 振源P在这3秒内的路程为24cm
D. 两列波在处相遇后,该质点的振动始终加强
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知两波的波长均为,在传播过程中遇到1m尺度的障碍物,由于障碍物的尺寸远大于波长,则不能发生明显的衍射现象,故A错误;
B.由图可知此时处质点的起振方向沿y轴负方向,则振源Q起振方向沿y轴负方向,故B错误;
C.由题意可知波速为
则周期为
由于
可知振源P在这3秒内的路程为
故C正确;
D.两列波在同一介质中传播,则波速相等,由图可知当振源P的波峰传处时,振源Q的波谷也刚好传到处,则两列波在处相遇后,该质点的振动始终减弱,故D错误。
故选C。
6. 卫星P、Q绕某行星运动的轨道均为椭圆,只考虑P、Q受到该行星的引力,引力大小随时间的变化如图所示,已知。下列说法正确的是( )
A. P、Q绕行星公转的周期之比为1:2
B. P、Q到行星中心距离的最小值之比为3:2
C. P、Q的质量之比为8:9
D. Q的轨道长轴与短轴之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,故A错误:
B.当离行星最近时,当离行星最远时,当离行星最近时,当离行星最远时,由开普勒第三定律可知,联立解得,故B错误;
C.由可知,解得,故C错误;
D.设卫星的轨迹半长轴为,半短轴为,焦距为,则有,联立解得,所以的轨道长轴与短轴之比为,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长为s,竖直边ad长为h。质量均为m、带电量分别为+q、-q的两粒子,由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率vo和2vo进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中),不计重力。两粒子轨迹恰好相切,则v0等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】两个粒子都做类平抛运动,根据牛顿第二定律有
轨迹相切时,速度方向恰好相反,即在该点,速度方向与水平方向夹角相同
两个粒子都做类平抛运动,水平方向
竖直方向
由以上各式整理得
故A正确,BCD错误。
故选A。
二、选择题:本题共3小题,每小题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,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图,ABC三个半径相同的小球穿在两根平行且光滑的足够长的杆上,三个球的质量分别为mA=2kg、mB=3kg、mC=2kg,初状态三个小球均静止,BC球之间连着一根轻质弹簧,弹簧处于原长状态现给A一个向左的初速度v0=10m/s,AB碰后A球的速度变为向右,大小为2m/s。下列正确的是( )
A. 球A和B碰撞是弹性碰撞
B. 球A和B碰后,弹簧恢复原长时球C的速度为9.6m/s
C. 球A和B碰后,球B的最小速度为1.6m/s
D. 球A和B碰后,弹簧的最大弹性势能可以达到96J
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】A.AB两球相碰,根据动量守恒定律
代入数据,可求得
m/s
由于,在碰撞的过程中满足
因此该碰撞是弹性碰撞,A正确;
BC.由于BC及弹簧组成的系统,在运动的过程中满足动量守恒和机械能守恒,当B的速度最小时,应该是弹簧处于原长状态
整理得
因此B的最小速度为,此时C球的速度为,BC正确;
D.当BC两球速度相等时,弹簧的弹性势能最大
解得
D错误。
故选ABC。
9. 如图所示,空间存在正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场的方向垂直纸面向里。有一内壁光滑、底部有带正电小球的试管,在水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出。已知小球质量为m,带电量为q,场强大小为E=。关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是( )
A. 洛伦兹力对小球不做功
B. 洛伦兹力对小球做正功
C. 小球的运动轨迹是一条抛物线
D. 维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB.洛伦兹力总是与带电粒子速度的方向垂直,所以不做功,故A正确,B错误;
C.小球在水平方向上做匀速运动,设水平方向速度为,在竖直方向上的合力等于磁场力,即,故竖直方向做匀加速运动,所以运动轨迹是一条抛物线,故C正确;
D.由于小球在竖直方向上的速度增大,水平向左的磁场力增大,而试管又向右做匀速运动,所以F要逐渐增大,故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示,在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中,固定一粗糙绝缘足够长的倾斜直杆。直杆上端套着一个带正电的圆环,圆环直径略大于杆的直径,现给圆环一个沿杆向下的初速度,且运动过程中圆环的电荷量保持不变,则下列说法中正确的是( )
A. 圆环可能做加速度减小的加速运动,最后匀速
B. 圆环可能做加速度减小的减速运动,最后匀速
C. 圆环可能做加速度增大的减速运动,最后静止
D. 圆环可能做加速度增大的加速运动,最后匀速
【答案】ABC
【解析】
【详解】设直杆的倾斜角为θ,则圆环运动过程中受到摩擦力为
根据牛顿第二定律可得
若,且,圆环将沿杆向下做加速运动,加速过程中圆环受到的摩擦力逐渐增大,圆环的加速度逐渐减小,减小至零后将做匀速直线,故圆环有可能做加速度减小的加速运动,最后匀速。若,且,圆环将沿杆向下做加速运动,加速过程中圆环受到的摩擦力先减小后增大,圆环的加速度先增大后减小,减小至零后将做匀速直线,故圆环有可能做加速度先增大后减小的加速运动,最后匀速。若,且,圆环将沿杆向下做减速运动,减速过程中圆环受到的摩擦力逐渐减小,圆环的加速度逐渐减小,减小至零后将做匀速直线,故圆环可能做加速度减小的减速运动,最后匀速。若,且,圆环将沿杆向下做减速运动,减速过程中圆环受到的摩擦力逐渐增大,圆环的加速度逐渐增大,直至圆环静止,故圆环可能做加速度增大的减速运动,最后静止。
故选ABC。
三、非选择题:本题共5小题,共56分。
11. 小明根据生活经验和“树大招风”等成语的提示,猜测在低风速的情况下,空气阻力的大小可能与物体在空气中运动的速率、物体的大小和物体的形状有关,他想设计实验研究物体所受空气阻力的大小跟速率的定量关系。实验思路如下:
(1)由于空气阻力的大小还可能与物体的大小和形状有关,因此在研究此问题时必须对其他的条件做出限定,即保持物体的大小和形状等其他条件相同,这种常用的物理方法叫______(填选项标号)。
A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法
(2)小明以气球为研究对象,保持气球体积不变,探究气球在空气中运动时受到的空气阻力的大小与气球的速率的定量关系。在气球下端用硬质细铁丝悬挂________(选填“体积很小”或“体积很大”)的重物,让气球从空中竖直下落(实验过程中不计水平方向的风力),随着气球下落的速率增大,气球受到的空气阻力也增大,气球做加速度________(选填“增大”或“减小”)的________(选填“减速”或“加速”)运动,当空气阻力的大小增大到与气球、细铁丝和重物的总重力的大小相等时,气球开始做匀速直线运动。
(3)测出气球、细铁丝和重物的总重力和气球匀速的速度。改变重物质量,重复实验,得到不同的和的数据,如下面表格所示。设气球开始做匀速直线运动的空气阻力为,根据下面表格中的数据在给出的-坐标系中用描点法描绘出和的函数图像________。
次数
1
2
3
4
5
6
气球、细铁丝和重物的总重力
4.5
5.5
6.5
7.5
8.5
9.5
气球匀速的速度
13.6
16.3
19.8
23.8
26.6
28.8
由此可得出结论________。
【答案】(1)B (2) ①. 体积很小 ②. 减小 ③. 加速
(3) ①. ②. 在一定条件下,气球所受空气阻力的大小跟它运动的速率成正比
【解析】
【小问1详解】
控制变量法是指在研究多因素问题时,通过人为控制某些变量不变,只改变其中一个变量,从而研究该变量对实验结果的影响,是物理学常用的科学研究方法。
故选B。
【小问2详解】
[1][2][3]体积小的重物受到的阻力小,根据可知,气球下落过程中先做加速度减小的加速运动,直到受到的空气阻力大小等于气球、细铁丝和重物的总重力的大小。
【小问3详解】
[1][2]描点作图,如图所示。实验中选择了气球,并且控制大小、形状等因素不变,结合图像可得结论,在一定条件下,气球所受空气阻力的大小跟它运动的速率成正比。
12. 某同学从一个损坏的小台灯中拆出了一节锂电池,为了测量该锂电池的电动势,该同学设计了如图甲所示的电路,选用的器材如下:
A.毫安表mA(量程为100mA,内阻为4Ω)
B.电压表V(量程为3V,内阻很大)
C.电阻箱
D.滑动变阻器
E.待测锂电池(电动势标称值为3.0V)
F.开关一个、导线若干
(1)由于毫安表mA的量程太小,因此实验前需要将其改装成量程为0.5A的电流表,图甲中电阻箱应调整为________Ω。
(2)改变滑动变阻器滑片的位置,记录两电表的示数,电压表的示数为,毫安表的示数为I。
(3)描点得到如图乙所示的图像,通过分析可知电源的电动势________V,电源的内阻________Ω。
(4)用该锂电池、电阻箱和量程为100mA、内阻为10Ω的毫安表改装成欧姆表,如图丙所示,表笔B是________(填“红”或“黑”)表笔,电阻箱应调至________Ω;正确使用该欧姆表测量某待测电阻,毫安表指针指在50mA处,则被测电阻阻值为________Ω。
【答案】 ①. 1.0 ②. 2.4 ③. 0.7 ④. 黑 ⑤. 13.3 ⑥. 24
【解析】
【详解】(1)[1]根据串并联特点,改装后电流表的读数
解得,即图甲中电阻箱应调整为。
(3)[2][3]毫安表mA与电阻箱并联后的电阻为
则根据闭合回路欧姆定律有
结合图像有,,可得
(4)[4]欧姆表中电流由红表笔流入,黑表笔流出,由图丙可知,表笔B是黑表笔
[5]欧姆调零时,根据闭合回路欧姆定律有
解得
[6]由闭合回路欧姆定律有
解得。
13. 如图所示,一圆柱形汽缸固定在水平地面上,用质量横截面积的活塞密封着一定质量的理想气体,跨过光滑定滑轮的轻绳两端分别连接着活塞和一质量的重物,左、右两侧的绳均竖直,活塞与汽缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等且为30N。开始时缸内气体的温度为,压强为,活塞与汽缸底部的距离为,重物与水平地面的距离为。外界大气压为,重力加速度。现对缸内气体缓慢加热。求:
(1)重物恰好开始下降时缸内气体的温度;
(2)重物刚与地面接触时缸内气体的温度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
分析汽缸中的气体,初态时温度,压强,
末态(重物恰好开始下降时),设汽缸中气体温度为,压强为,活塞处于平衡状态,受力分析有
解得
汽缸中的气体做等容变化,由查理定律有
解得
【小问2详解】
活塞从开始运动至重物刚好与地面接触过程中,气体做等压变化,设末态温度为,初、末状态的体积分别为,
由盖—吕萨克定律有
解得
14. 如图甲所示,长为a的平行板M、N分别位于第一、第二象限内,与坐标平面垂直并与y轴平行,两板到y轴的距离相等,两板的下端均在x轴上,两板上所加的电压随时间变化的规律如图乙所示(图乙中均已知),在第三、四象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。在y轴上的P点沿y轴负方向均匀地射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子,每个粒子均能进入磁场且从P点射出到进入磁场所用的时间均为,从时刻射出的粒子刚好从N板下边缘进入磁场,不计粒子的重力及粒子间的相互作用,磁场的磁感应强度大小为,求:
(1)M、N板间的距离为多少;
(2)能再次进入两板间的粒子数占总粒子数的比例为多少;
(3)若将M、N极板上段截去一部分,使所有粒子从P点射出后经电场、磁场偏转后均不能再进入电场,则截去部分的长度至少为多少。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)设两板间的距离为,从时刻射出的粒子刚好从板的边缘飞出,则
解得
(2)由于所有粒子穿过电场的时间均为,所以所有粒子在电场中运动时沿平行轴方向的速度变化量为零,即所有粒子进磁场时,速度大小均为
方向垂直于轴向下;粒子在磁场中运动时,根据牛顿第二定律
解得
所有粒子在磁场中均做半径为的半圆周运动,则
在第一个周期内,设在时刻射入的粒子在离板处进入磁场并恰好从板处进入磁场。则
解得
根据对称性得,能再次进入两板间的粒子数占总粒子数的比例为
(3)截去一段后,设粒子进磁场时的速度为,速度与轴负方向的夹角为,则
粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子进磁场和出磁场位置间的距离
截去一段后,若从时刻进入电场的粒子发生的侧移为,则所有粒子均不能再进入电场。则
解得
则截去的板长
15. 如图,固定在地面上的木板和半径为的圆弧槽刚好接触,圆弧槽凹侧和底面光滑,各物块与木板上表面间动摩擦因数均为。圆弧槽右侧通过不计质量的细杆与一压力传感器相连。从点向左,每隔放置一小物块,编号依次为1、2、3、4,质量均为,物块4与一劲度系数为的弹簧(处于原长)相连,物块4左侧木板表面光滑,弹簧左端连在木板左端。圆弧槽左侧空间有方向向左的匀强电场。一质量为、电荷量为的外表绝缘小物块从圆弧槽顶点处无初速度释放。已知当弹簧形变量为时,弹性势能为,重力加速度为。求:
(1)带电小物块下滑过程压力传感器的最大示数;
(2)若所有碰撞均为弹性碰撞,在的前提下,施加电场的强度多大时才能使弹簧的最大压缩量也为?
(3)先将1、2、3号物块拿掉,若带电物块与4为完全非弹性碰撞,施加电场的强度多大才能使弹簧的最大压缩量也为?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
如图所示
设滑块与圆心连线从开始运动夹角时,速度为v,则
对滑块受力分析,设受到支持力为,则
由牛顿第三定律圆弧槽受到压力大小为,对圆弧槽受力分析,设压力传感器读数为F,则
由上述可知
当时,F取最大值为
【小问2详解】
设带电滑块从A端滑上木板时速度为,则
设带电滑块与1号物块碰撞前速度,有
由于,则,各物块质量相等,发生弹性碰撞后带电滑块便静止在1号物块处,1号滑块将与2号滑块碰撞,2号滑块将与3号滑块碰撞,3号滑块碰撞将与4号滑块碰撞。4号滑块被碰后速度设为,则
要使弹簧的最大压缩量也为l,则
联立解得
代入和,解得
【小问3详解】
设带电物块与4号物块碰前速度为,碰后的速度大小为,则,
小物块经完全非弹性碰撞后,利用能量守恒,则
解得
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物理
本试卷分为选择题部分和非选择题部分,时间75分钟,满分100分
一、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. 量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子理论的说法正确的是( )
A. 光电效应实验中,绿光照射可以让电子逸出,则改用黄光照射也可以让电子逸出
B. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
C. 康普顿在研究石墨对X射线散射时,发现散射后有波长大于原波长的射线
D. 德布罗意认为电子具有波动性,但是质子不具有波动性
2. 一定质量的理想气体从状态A开始依次经过状态B再到状态C再回到状态A,其图像如图所示,其中CA曲线为双曲线的一部分。下列说法正确的是( )
A. 从B到C的过程中,气体放出热量
B. 从B到C的过程中,气体吸收热量,内能增加
C. 从C到A的过程中,气体的压强不变,内能增加
D. 从C到A的过程中,气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变少,且单个气体分子的撞击力变小
3. 现有一通电螺线管竖直固定于水平桌面右侧,螺线管中通有如图所示的恒定电流I1,通电螺线管的左侧固定一通电水平直导线M,直导线M中通有垂直于纸面向外的恒定电流I2。纸面内,以通电直导线M为圆心的圆上有A、B、C、D四点,其中A、C连线为圆的竖直直径,B、D连线为圆的水平直径。已知D点的磁感应强度方向竖直向上,忽略地磁场的影响。下列说法正确的是( )
A. A点的磁感应强度大于C点的磁感应强度
B. B点的磁感应强度大于D点的磁感应强度
C. 通电直导线M在图示位置时,通电螺线管所受直导线M对它的安培力水平向右
D. 将通电直导线M水平向右移动到D点的过程中,通电螺线管所受直导线M对它的安培力逐渐减小
4. 如图所示,边长为m的正方形线圈abcd,匝数为,总电阻为,外电路电阻为,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上,匀强磁场的磁感应强度。若线圈从图示位置开始,以角速度rad/s绕OO′轴匀速转动,则以下判断中正确的是( )
A. 在s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为零
B. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C. 从时刻到s时刻,电阻R上产生的热量为J
D. 从t=0时刻到s时刻,通过电阻R的电荷量为C
5. 某介质中两持续振动的振源P、Q分别位于x轴上和处,t=0时刻两振源同时开始振动,t=3s时刻在x轴上第一次形成如图所示的波形。则下列说法正确的是( )
A. 波在传播过程中遇到1m尺度的障碍物能发生明显的衍射
B. 振源Q起振方向沿y轴正方向
C. 振源P在这3秒内的路程为24cm
D. 两列波在处相遇后,该质点的振动始终加强
6. 卫星P、Q绕某行星运动的轨道均为椭圆,只考虑P、Q受到该行星的引力,引力大小随时间的变化如图所示,已知。下列说法正确的是( )
A. P、Q绕行星公转的周期之比为1:2
B. P、Q到行星中心距离的最小值之比为3:2
C. P、Q的质量之比为8:9
D. Q的轨道长轴与短轴之比为
7. 如图所示,场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长为s,竖直边ad长为h。质量均为m、带电量分别为+q、-q的两粒子,由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率vo和2vo进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中),不计重力。两粒子轨迹恰好相切,则v0等于( )
A. B. C. D.
二、选择题:本题共3小题,每小题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,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图,ABC三个半径相同的小球穿在两根平行且光滑的足够长的杆上,三个球的质量分别为mA=2kg、mB=3kg、mC=2kg,初状态三个小球均静止,BC球之间连着一根轻质弹簧,弹簧处于原长状态现给A一个向左的初速度v0=10m/s,AB碰后A球的速度变为向右,大小为2m/s。下列正确的是( )
A. 球A和B碰撞是弹性碰撞
B. 球A和B碰后,弹簧恢复原长时球C的速度为9.6m/s
C. 球A和B碰后,球B的最小速度为1.6m/s
D. 球A和B碰后,弹簧的最大弹性势能可以达到96J
9. 如图所示,空间存在正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场的方向垂直纸面向里。有一内壁光滑、底部有带正电小球的试管,在水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出。已知小球质量为m,带电量为q,场强大小为E=。关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是( )
A. 洛伦兹力对小球不做功
B. 洛伦兹力对小球做正功
C. 小球的运动轨迹是一条抛物线
D. 维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大
10. 如图所示,在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中,固定一粗糙绝缘足够长的倾斜直杆。直杆上端套着一个带正电的圆环,圆环直径略大于杆的直径,现给圆环一个沿杆向下的初速度,且运动过程中圆环的电荷量保持不变,则下列说法中正确的是( )
A. 圆环可能做加速度减小的加速运动,最后匀速
B. 圆环可能做加速度减小的减速运动,最后匀速
C. 圆环可能做加速度增大的减速运动,最后静止
D. 圆环可能做加速度增大的加速运动,最后匀速
三、非选择题:本题共5小题,共56分。
11. 小明根据生活经验和“树大招风”等成语的提示,猜测在低风速的情况下,空气阻力的大小可能与物体在空气中运动的速率、物体的大小和物体的形状有关,他想设计实验研究物体所受空气阻力的大小跟速率的定量关系。实验思路如下:
(1)由于空气阻力的大小还可能与物体的大小和形状有关,因此在研究此问题时必须对其他的条件做出限定,即保持物体的大小和形状等其他条件相同,这种常用的物理方法叫______(填选项标号)。
A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法
(2)小明以气球为研究对象,保持气球体积不变,探究气球在空气中运动时受到的空气阻力的大小与气球的速率的定量关系。在气球下端用硬质细铁丝悬挂________(选填“体积很小”或“体积很大”)的重物,让气球从空中竖直下落(实验过程中不计水平方向的风力),随着气球下落的速率增大,气球受到的空气阻力也增大,气球做加速度________(选填“增大”或“减小”)的________(选填“减速”或“加速”)运动,当空气阻力的大小增大到与气球、细铁丝和重物的总重力的大小相等时,气球开始做匀速直线运动。
(3)测出气球、细铁丝和重物的总重力和气球匀速的速度。改变重物质量,重复实验,得到不同的和的数据,如下面表格所示。设气球开始做匀速直线运动的空气阻力为,根据下面表格中的数据在给出的-坐标系中用描点法描绘出和的函数图像________。
次数
1
2
3
4
5
6
气球、细铁丝和重物的总重力
4.5
5.5
6.5
7.5
8.5
9.5
气球匀速的速度
13.6
16.3
19.8
23.8
26.6
28.8
由此可得出结论________。
12. 某同学从一个损坏的小台灯中拆出了一节锂电池,为了测量该锂电池的电动势,该同学设计了如图甲所示的电路,选用的器材如下:
A.毫安表mA(量程为100mA,内阻为4Ω)
B.电压表V(量程为3V,内阻很大)
C.电阻箱
D.滑动变阻器
E.待测锂电池(电动势标称值为3.0V)
F.开关一个、导线若干
(1)由于毫安表mA的量程太小,因此实验前需要将其改装成量程为0.5A的电流表,图甲中电阻箱应调整为________Ω。
(2)改变滑动变阻器滑片的位置,记录两电表的示数,电压表的示数为,毫安表的示数为I。
(3)描点得到如图乙所示的图像,通过分析可知电源的电动势________V,电源的内阻________Ω。
(4)用该锂电池、电阻箱和量程为100mA、内阻为10Ω的毫安表改装成欧姆表,如图丙所示,表笔B是________(填“红”或“黑”)表笔,电阻箱应调至________Ω;正确使用该欧姆表测量某待测电阻,毫安表指针指在50mA处,则被测电阻阻值为________Ω。
13. 如图所示,一圆柱形汽缸固定在水平地面上,用质量横截面积的活塞密封着一定质量的理想气体,跨过光滑定滑轮的轻绳两端分别连接着活塞和一质量的重物,左、右两侧的绳均竖直,活塞与汽缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等且为30N。开始时缸内气体的温度为,压强为,活塞与汽缸底部的距离为,重物与水平地面的距离为。外界大气压为,重力加速度。现对缸内气体缓慢加热。求:
(1)重物恰好开始下降时缸内气体的温度;
(2)重物刚与地面接触时缸内气体的温度。
14. 如图甲所示,长为a的平行板M、N分别位于第一、第二象限内,与坐标平面垂直并与y轴平行,两板到y轴的距离相等,两板的下端均在x轴上,两板上所加的电压随时间变化的规律如图乙所示(图乙中均已知),在第三、四象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。在y轴上的P点沿y轴负方向均匀地射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子,每个粒子均能进入磁场且从P点射出到进入磁场所用的时间均为,从时刻射出的粒子刚好从N板下边缘进入磁场,不计粒子的重力及粒子间的相互作用,磁场的磁感应强度大小为,求:
(1)M、N板间的距离为多少;
(2)能再次进入两板间的粒子数占总粒子数的比例为多少;
(3)若将M、N极板上段截去一部分,使所有粒子从P点射出后经电场、磁场偏转后均不能再进入电场,则截去部分的长度至少为多少。
15. 如图,固定在地面上的木板和半径为的圆弧槽刚好接触,圆弧槽凹侧和底面光滑,各物块与木板上表面间动摩擦因数均为。圆弧槽右侧通过不计质量的细杆与一压力传感器相连。从点向左,每隔放置一小物块,编号依次为1、2、3、4,质量均为,物块4与一劲度系数为的弹簧(处于原长)相连,物块4左侧木板表面光滑,弹簧左端连在木板左端。圆弧槽左侧空间有方向向左的匀强电场。一质量为、电荷量为的外表绝缘小物块从圆弧槽顶点处无初速度释放。已知当弹簧形变量为时,弹性势能为,重力加速度为。求:
(1)带电小物块下滑过程压力传感器的最大示数;
(2)若所有碰撞均为弹性碰撞,在的前提下,施加电场的强度多大时才能使弹簧的最大压缩量也为?
(3)先将1、2、3号物块拿掉,若带电物块与4为完全非弹性碰撞,施加电场的强度多大才能使弹簧的最大压缩量也为?
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