内容正文:
2023级高三下学期定时练习
物理
本卷满分100分,练习时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,务必将自己的姓名、考籍号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时,必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
3.答非选择题时,必须使用0.5毫米黑色签字笔,将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答,在本卷上答题无效。
5.定时练习结束后,只将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 下列器材所测量的物理量不是国际单位制中基本物理量的是( )
A. 天平 B. 刻度尺
C. 秒表 D. 弹簧测力计
【答案】D
【解析】
【详解】A.天平是测量质量的,质量是国际单位制中的基本物理量,A不符合题意;
B.刻度尺是测量长度的,长度是国际单位制中的基本物理量,B不符合题意;
C.秒表是测量时间的,时间是国际单位制中的基本物理量,C不符合题意;
D.弹簧测力计是测量力的,力不是国际单位制中的基本物理量,D符合题意。
故选D。
2. 如图所示,小球在轻弹簧作用下沿光滑水平杆做简谐运动,为平衡位置。小球振动过程中,下列哪个物理量相同时弹簧长度一定相同( )
A. 小球的加速度 B. 小球的速度 C. 小球的动能 D. 系统的弹性势能
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据,则加速度相同时,弹簧的形变量相同,且小球肯定位于相同的位置,则此时弹簧长度一定相同,A正确;
BCD.小球的速度相同或者是动能相同,或者是系统的弹性势能相同时,小球可能位于同一位置,此时弹簧的长度相同,但也可能位于平衡位置对称的位置,此时弹簧的长度不同,BCD错误。
故选A。
3. 如图所示,粗糙水平地面上有一半球体,质量为的物块(可视为质点)静止放在半球体上,物块与半球体间的动摩擦因数为,物块和球心的连线与水平地面的夹角为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 地面对半球体的支持力是由半球体的形变产生的
B. 地面对半球体的摩擦力方向水平向左
C. 半球体对物块的支持力大小为
D. 半球体对物块的摩擦力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.地面对半球体的支持力是由地面的形变产生的,A错误;
B.对整体分析可知,整体相对地面无运动趋势,可知地面对半球体无摩擦力作用,B错误;
C.半球体对物块的支持力大小为 ,C正确;
D.半球体对物块的摩擦力大小为,D错误。
故选C。
4. 如图所示,a为地球赤道上随地球自转的物体,b为赤道上空的静止轨道卫星,c为赤道上空的椭圆轨道卫星,P为b、c卫星轨道交点。已知b卫星轨道的半径与c卫星轨道的半长轴相等。下列说法中正确的是( )
A. a物体与c卫星的周期相等 B. b卫星与c卫星在P点的万有引力相等
C. a物体的线速度大于b卫星的线速度 D. b卫星的线速度小于c卫星在远地点的线速度
【答案】A
【解析】
【详解】A.b卫星轨道的半径与c卫星轨道的半长轴相等,根据开普勒第三定律可知,a物体与c卫星的周期相等,A正确;
B.b卫星与c卫星的质量关系不确定,则不能比较两卫星在P点的万有引力大小,B错误;
C.a物体和b卫星的角速度相同,根据可知,a物体的线速度小于b卫星的线速度,C错误;
D.若过椭圆轨道的远地点做圆轨道(设为d卫星),则c卫星在椭圆轨道远地点加速才能进入d卫星的圆轨道,可知d卫星的速度大于c卫星在椭圆轨道远地点的速度,根据可得
则d卫星的速度小于b卫星速度,可知b卫星的线速度大于c卫星在远地点的线速度,D错误。
故选A。
5. 图示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是( )
A. 的结合能约为
B. 比稳定
C. 图中标出的原子核中的结合能最大
D. 核聚变反应释放的核能约为
【答案】B
【解析】
【详解】A.的比结合能约为8MeV,核子数为16,则结合能约为,A错误;
B.比的比结合能更大,则更稳定,B正确;
C.图中标出的原子核中的比结合能最大,但结合能不一定最大,C错误;
D.根据比结合能的物理意义,聚变反应前与的总结合能
反应后生成的的结合能
因无结合能,故该核聚变反应释放的核能,故D错误。
故选B。
6. 如图(a)所示,石磨由圆柱形可动磨盘和固定磨盘组成,可动磨盘能绕过圆心的竖直轴转动,其俯视简化图如图(b)所示。某次研磨时,手推动推杆使可动磨盘匀速转动,可动磨盘的上表面圆形进料口边缘有两粒谷物A、B恰能随磨盘一起转动。下列说法正确的是( )
A. 可动磨盘转动一周过程中,手对推杆做的功为零
B. 谷物A所受摩擦力方向沿其运动轨迹切线方向
C. 谷物A的向心加速度小于谷物B的向心加速度
D. 若增大可动磨盘的转速,谷物A、B都能进入进料口中
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据微元法可知,可动磨盘转动一周过程中,手对推杆做的功为,不为零,A错误;
B.谷物A所受摩擦力充当圆周运动的向心力,可知摩擦力方向指向圆心,B错误;
C.根据可知,因AB两点的角速度相同,而,可知谷物A的向心加速度小于谷物B的向心加速度,C正确;
D.若增大可动磨盘的转速,谷物A、B做离心运动,A能进入进料口中,B不能进入进料口中,D错误。
故选C。
7. 川剧变脸是中国国粹,运用光学原理亦能实现“变脸”。透明有机玻璃正方体(上表面未封闭)容器水平放置如图(a)所示,A、B、C、D为顶面的四个顶点,两块透明有机玻璃板竖直将容器隔离成I、Ⅱ、Ⅲ区域,其中I、Ⅲ区域的剖面为等腰直角三角形,BC、CD面分别贴上“蓝脸”“红脸”图案,俯视图如图(b)所示。向不同区域内注入折射率与有机玻璃相同的溶液(折射率),沿垂直AB面方向向容器内观看能实现“变脸”效果。下列说法正确的是( )
A. 向Ⅱ内注入溶液的过程中能看到“红脸”变“蓝脸”
B. 同时向I、Ⅲ内注入溶液的过程中始终只能看到“红脸”
C. Ⅱ内注满溶液后,再同时向I、Ⅲ内注入溶液的过程中能看到“蓝脸”变“红脸”
D. I、Ⅲ内注满溶液后,再向Ⅱ内注入溶液的过程中能看到“蓝脸”变“红脸”
【答案】D
【解析】
【详解】A.Ⅱ内为空气时,从“红脸”发出的光线可射到AB区域,则在AB区域看到“红脸”;向Ⅱ内注入溶液的过程中,光线仍能从Ⅱ内穿过(只是有侧移),则仍看到“红脸”,A错误;
B.若光线从液体射向空气时临界角为,即C<45°;若同时向I、Ⅲ内注入溶液的过程中,从“红脸”发出的光线在I、Ⅱ界面发生全反射(入射角为45°),则从AD射出,则在AB面看不到“红脸”;从“蓝脸”发出的光线在Ⅲ、Ⅱ界面发生全反射(入射角为45°),则从AB射出,则在AB面看到“蓝脸”;B错误;
C.由A选项的分析可知,Ⅱ内注满溶液后,在AB面能看到“红脸”,再同时向I、Ⅲ内注入溶液的过程中,从“红脸”发出的光能沿直线射到AB面,可知在AB面仍看到“红脸”,C错误;
D.由B选项的分析可知,I、Ⅲ内注满溶液后,在AB面能看到“蓝脸”;再向Ⅱ内注入溶液的过程中,“红脸”发出的光能沿直线射到AB面,在AB面仍看到“红脸”,即在AB面能看到“蓝脸”变“红脸”,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合要求。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,汽缸内密封的一定质量理想气体按图中折线经历过程。下列说法正确的是( )
A. 状态与状态气体的温度相同
B. 图中过程气体内能一直减小
C. 图中过程气体对外界做功
D. 图中过程与过程气体从外界吸收的热量相同
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据理想气体状态方程可知,一定质量理想气体,与温度成正比;状态时
状态时
故两状态下的相等,状态与状态气体的温度相同,故A正确;
B.理想气体内能仅与温度有关,温度升高则内能增大,对比状态与状态,有
因此,且过程中,持续增大,说明温度持续升高,内能一直增大,故B错误;
C. 过程气体体积从 增大到,体积膨胀,气体对外界做功,故C正确;
D. 图中过程曲线下的面积等于气体对外做功的大小,由图可知与过程气体对外做功大小相等,状态与状态气体的温度相同,内能不变,根据热力学第一定律
得
即过程,气体对外做功数值上等于气体从外界吸收的热量。过程,气体温度持续升高,内能一直增大,据热力学第一定律
得
即过程,气体对外做功数值小于气体从外界吸收的热量。因此过程与过程气体从外界吸收的热量不相等,故D错误;
故选AC。
9. 如图所示,地面上方一足够大的空间内有a、b两个带电小球,带正电的a球固定于空间中的点。初始时刻带负电的b球从与a球等高的点静止释放,b球下落后第一次经过a球正下方点时的速度恰好沿水平方向。已知两带电小球可视为点电荷,,忽略空气阻力。关于上述过程,下列说法正确的是( )
A. b球重力的瞬时功率一直增大
B. a球产生的静电场中点的电势高于点的电势
C. b球重力势能的减少量小于其动能的增加量
D. b球所受库仑力的冲量大小一定大于其重力的冲量大小
【答案】CD
【解析】
【详解】A.分析可知b球从M到N过程,b球竖直方向速度大小先增大后减小(到N点时竖直方向速度为0),根据重力瞬时功率可知,b球重力的瞬时功率先增大后减小,故A错误;
B.题图可知N点与带正电的a球距离比M点近,因此a球产生的静电场中点的电势低于点的电势,故B错误;
C.b球从M到N过程,电场力对其做正功,重力对其也做正功(重力势能减少),根据动能定理可知,b球动能增加量等于电场力做功与重力做功之和,即b球重力势能的减少量小于其动能的增加量,故C正确;
D.题意可知b球从M到N过程,b球动量变化量方向水平向左,根据动量定理可知,b球重力冲量与库仑力冲量矢量和也水平向右,其矢量三角形如下
根据三角形定则可知,b球所受库仑力的冲量大小一定大于其重力的冲量大小,故D正确。
故选CD。
10. 某同学在实验室利用两个完全相同的理想变压器设计了图(a)和图(b)两种调节台灯亮度的电路图,图中台灯的规格均为“6 V,6 W”。两电路均接入的交流电,当()时,两台灯正常发光。下列说法正确的是( )
A. 通过台灯的交流电的频率为 B. 接入电路的阻值为
C. 理想变压器原副线圈的匝数比为 D. 图(a)和图(b)理想变压器的输入功率之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.通过台灯的交流电的频率为,A错误;
BC.交流电的有效值为24V,由(a)图可知,
由图(b)变压器初级电压为
初级电流
则
其中,解得,,BC正确;
D.图(a)变压器的输入功率
图(b)初级电流
输入功率
可知两个理想变压器的输入功率之比为,D错误。
故选BC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中13~15小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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组选择合适的电流表、电压表、滑动变阻器、干电池组、刻度尺、线夹、开关、导线等器材,测量圆柱形自动铅笔铅芯的电阻率并探究滑动变阻器的工作原理。
(1)小组同学先将20根相同的铅芯按图(a)方式紧密排列,测得一根铅芯的直径_____;
(2)小组同学按图(b)正确连接电路。
①用刻度尺测得铅芯接入电路的长度为;
②规范操作后,读出电压表和电流表的示数和,则计算电阻率的表达式_____(用题目测出的物理量的字母表示);
(3)小组同学利用图(b)电路探究滑动变阻器的工作原理,闭合开关后,改变线夹位置减小铅芯接入长度,电流表示数将_____(选填“增大”或“减小”),将滑动变阻器滑片向_____(选填“左移”或“右移”),可使电流表恢复原数值。
【答案】(1)0.45
(2)
(3) ①. 增大 ②. 右移
【解析】
【小问1详解】
一根铅芯的直径
【小问2详解】
由电阻定律可知
由欧姆定律可知
又,解得
【小问3详解】
[1][2]闭合开关后,改变线夹位置减小铅芯接入长度,铅芯接入电路中的电阻减小,电流表示数将增大;将滑动变阻器滑片向右移,滑动变阻器接入电路中的阻值增大,可使电流表恢复原数值。
12. 如图(a)所示,某兴趣小组利用教材中的装置进行碰撞实验。实验室提供两个体积相等但材料不同的金属小球A和B,测得质量关系为;另有斜槽轨道、白纸、复写纸、重垂线、刻度尺、圆规等器材。
(1)实验操作步骤如下:
①调整斜槽轨道末端切线水平;
②利用重垂线找轨道末端在水平地面白纸上的投影点,并标记为,使地面上刻度尺的0刻线与点对齐;
③先不放小球B,让小球A从轨道上固定位置由静止释放,重复实验10次。为减小偶然误差,需用圆规画一个尽可能小的圆,把所有有效落点圈在圆内,图(b)中最合理的圆为_____(选填“甲”或“乙”),该圆的圆心记为图(c)中点;
④把小球B放在轨道末端,让小球A仍从处静止释放,与小球B发生正碰,重复实验10次,则小球A碰撞后的落点是图(c)中的_____(选填“”“”或“”);
⑤分别测量点、、到点的距离为、和。
(2)若小球A、B碰撞过程系统动量守恒,关系式满足_____(用、和表示)。若小球A、B的碰撞是弹性碰撞,_____(填具体数值);若进行步骤②后,不慎将白纸水平向左移动,导致点在轨道末端水平投影点左侧,则的值较白纸移动前_____(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1) ①. 乙 ②.
(2) ①. ②. 1 ③. 变小
【解析】
【小问1详解】
[1]处理落点时,偏离主群体的离群点属于操作失误导致的无效点,应舍去,用最小圆圈住所有有效落点,因此最合理的是乙。
[2]A与B碰撞后速度减小,平抛运动下落时间相同,水平位移更小,因此碰撞后A的落点是(不碰撞时,小球A落在P点,B碰撞后落在N点)。
【小问2详解】
[1]设碰撞前小球A的速度为,碰撞后小球A、B的速度分别为、,碰撞过程动量守恒,满足
平抛运动下落时间相同,平抛的初速度满足
故有
将代入,整理得
[2]若小球A、B的碰撞是弹性碰撞,则同时满足系统初末状态的动能相等,即
代入,结合平抛的初速度满足
联立得
结合
解得
故
[3]设白纸水平向左移动的距离为,则新的测量值满足,,
故测量得到的数据满足
即测量得到的比值较移动前变小。
13. 图示为中国科学院研制的电磁弹射微重力实验装置启动时的内部照片。其实验过程可简化为:在内,通过电磁驱动将质量为的实验舱由静止竖直向上匀加速至到达位置,再撤去电磁力,实验舱做竖直上抛运动,在一段时间内处于完全失重状态,实验舱落回位置后恢复电磁力使其减速为零。仅考虑重力与电磁力,重力加速度取。求:
(1)实验舱处于完全失重状态的时间;
(2)向上弹射过程中电磁力对实验舱做的功。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
撤去电磁力后,实验舱只受重力,做竖直上抛运动,该阶段实验舱处于完全失重状态,则实验舱处于完全失重状态的时间
【小问2详解】
实验舱由静止竖直向上匀加速至20m/s过程,其位移
该阶段,根据动能定理有
解得
14. 如图所示,足够长的水平收集板上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为;在收集板下方宽度为的范围内,存在方向水平向右的匀强电场,场强大小为。位于收集板上点处的粒子源可向垂直磁场平面内任意方向发射速率可调、质量为、电荷量为的带正电粒子。纸面内点右侧处有一小孔P(小孔尺寸恰允许带电粒子穿过)。不计粒子重力和粒子间的相互作用。
(1)求垂直收集板穿过小孔P的粒子在磁场中的运动时间;
(2)当粒子源以某一相同速率发射粒子时,能沿不同方向穿过小孔P的粒子在磁场中运动的时间之比为,求该速率;
(3)在(2)问情况下,粒子从匀强电场离开的位置点和点之间的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力
解得
垂直收集板向下穿过P,运动轨迹为半圆,,运动时间为半个周期,即
【小问2详解】
相同速率的粒子圆周运动半径相等,周期相同,运动时间之比等于圆心角之比,设两粒子圆心角分别为,,由题意可得,
解得,
对应弦长为,由几何关系可得
解得轨迹半径
由洛伦兹力提供向心力可得
解得
【小问3详解】
根据第(2)问可得两种轨迹对应的粒子进入电场时速度方向与竖直方向夹角均为,粒子进入电场后,竖直方向匀速运动,水平方向做匀加速运动,加速度为
在电场中的运动时间为
设水平向右为正方向,两粒子水平位移分别为,
15. 如图所示,在光滑水平面上有一质量为、足够长的U形金属导轨,导轨间距为,导轨电阻忽略不计。紧靠U形导轨的左侧有方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。一电阻为、质量为的导体棒垂直放置在导轨上,同时被左侧两个固定在水平面上的绝缘光滑小立柱和挡住,导体棒处于方向水平向右、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导轨段和段与棒间的动摩擦因数;导轨段和段与棒间的动摩擦因数。时,金属导轨获得一个水平向左、大小的初速度,同时给边施加水平向左、大小的恒定外力。(未知)时,金属导轨速度减为,且、两点分别经过绝缘立柱、。重力加速度大小为。求:
(1)时,金属导轨所受的摩擦力大小;
(2)金属导轨在时间内的位移大小;
(3)从至金属导轨停止运动的过程中,回路中产生的焦耳热和棒与金属导轨之间的摩擦热的比值。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
时,导轨向左速度为,边切割磁感线产生感应电动势
回路电流
导体棒在磁感应强度大小为的匀强磁场中受到的安培力大小
代入
得
由左手定则可知安培力方向竖直向上。导体棒竖直方向受力平衡,故导轨对导体棒的支持力
根据牛顿第三定律,导体棒对导轨的压力大小等于
此时导体棒与的、段接触,因此摩擦力
【小问2详解】
设任意时刻导轨速度为,边受到向右的安培力
摩擦力
故导轨受到的总向右合力
根据牛顿第二定律可知导轨的加速度方向向右,大小为
规定向左为正方向,导轨做匀减速直线运动,时,金属导轨速度减为,由运动学公式可知
解得
【小问3详解】
至金属导轨停止运动的过程中,棒与的、段接触,任意时刻边受到向右的安培力
摩擦力
导轨受到的总向右合力
设导轨在后直至停止运动,共滑行的距离为,由动量定理有
解得
则安培力做功的大小等于回路中产生的焦耳热,即
棒与金属导轨之间的摩擦热满足
由能量守恒可知
代入
解得
代入
解得,
故
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2023级高三下学期定时练习
物理
本卷满分100分,练习时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,务必将自己的姓名、考籍号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时,必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
3.答非选择题时,必须使用0.5毫米黑色签字笔,将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答,在本卷上答题无效。
5.定时练习结束后,只将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 下列器材所测量的物理量不是国际单位制中基本物理量的是( )
A. 天平 B. 刻度尺
C. 秒表 D. 弹簧测力计
2. 如图所示,小球在轻弹簧作用下沿光滑水平杆做简谐运动,为平衡位置。小球振动过程中,下列哪个物理量相同时弹簧长度一定相同( )
A. 小球的加速度 B. 小球的速度 C. 小球的动能 D. 系统的弹性势能
3. 如图所示,粗糙水平地面上有一半球体,质量为的物块(可视为质点)静止放在半球体上,物块与半球体间的动摩擦因数为,物块和球心的连线与水平地面的夹角为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 地面对半球体的支持力是由半球体的形变产生的
B. 地面对半球体的摩擦力方向水平向左
C. 半球体对物块的支持力大小为
D. 半球体对物块的摩擦力大小为
4. 如图所示,a为地球赤道上随地球自转的物体,b为赤道上空的静止轨道卫星,c为赤道上空的椭圆轨道卫星,P为b、c卫星轨道交点。已知b卫星轨道的半径与c卫星轨道的半长轴相等。下列说法中正确的是( )
A. a物体与c卫星的周期相等 B. b卫星与c卫星在P点的万有引力相等
C. a物体的线速度大于b卫星的线速度 D. b卫星的线速度小于c卫星在远地点的线速度
5. 图示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是( )
A. 的结合能约为
B. 比稳定
C. 图中标出的原子核中的结合能最大
D. 核聚变反应释放的核能约为
6. 如图(a)所示,石磨由圆柱形可动磨盘和固定磨盘组成,可动磨盘能绕过圆心的竖直轴转动,其俯视简化图如图(b)所示。某次研磨时,手推动推杆使可动磨盘匀速转动,可动磨盘的上表面圆形进料口边缘有两粒谷物A、B恰能随磨盘一起转动。下列说法正确的是( )
A. 可动磨盘转动一周过程中,手对推杆做的功为零
B. 谷物A所受摩擦力方向沿其运动轨迹切线方向
C. 谷物A的向心加速度小于谷物B的向心加速度
D. 若增大可动磨盘的转速,谷物A、B都能进入进料口中
7. 川剧变脸是中国国粹,运用光学原理亦能实现“变脸”。透明有机玻璃正方体(上表面未封闭)容器水平放置如图(a)所示,A、B、C、D为顶面的四个顶点,两块透明有机玻璃板竖直将容器隔离成I、Ⅱ、Ⅲ区域,其中I、Ⅲ区域的剖面为等腰直角三角形,BC、CD面分别贴上“蓝脸”“红脸”图案,俯视图如图(b)所示。向不同区域内注入折射率与有机玻璃相同的溶液(折射率),沿垂直AB面方向向容器内观看能实现“变脸”效果。下列说法正确的是( )
A. 向Ⅱ内注入溶液的过程中能看到“红脸”变“蓝脸”
B. 同时向I、Ⅲ内注入溶液的过程中始终只能看到“红脸”
C. Ⅱ内注满溶液后,再同时向I、Ⅲ内注入溶液的过程中能看到“蓝脸”变“红脸”
D. I、Ⅲ内注满溶液后,再向Ⅱ内注入溶液的过程中能看到“蓝脸”变“红脸”
二、多项选择题:本题共3小题,每题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合要求。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,汽缸内密封的一定质量理想气体按图中折线经历过程。下列说法正确的是( )
A. 状态与状态气体的温度相同
B. 图中过程气体内能一直减小
C. 图中过程气体对外界做功
D. 图中过程与过程气体从外界吸收的热量相同
9. 如图所示,地面上方一足够大的空间内有a、b两个带电小球,带正电的a球固定于空间中的点。初始时刻带负电的b球从与a球等高的点静止释放,b球下落后第一次经过a球正下方点时的速度恰好沿水平方向。已知两带电小球可视为点电荷,,忽略空气阻力。关于上述过程,下列说法正确的是( )
A. b球重力的瞬时功率一直增大
B. a球产生的静电场中点的电势高于点的电势
C. b球重力势能的减少量小于其动能的增加量
D. b球所受库仑力的冲量大小一定大于其重力的冲量大小
10. 某同学在实验室利用两个完全相同的理想变压器设计了图(a)和图(b)两种调节台灯亮度的电路图,图中台灯的规格均为“6 V,6 W”。两电路均接入的交流电,当()时,两台灯正常发光。下列说法正确的是( )
A. 通过台灯的交流电的频率为 B. 接入电路的阻值为
C. 理想变压器原副线圈的匝数比为 D. 图(a)和图(b)理想变压器的输入功率之比为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中13~15小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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组选择合适的电流表、电压表、滑动变阻器、干电池组、刻度尺、线夹、开关、导线等器材,测量圆柱形自动铅笔铅芯的电阻率并探究滑动变阻器的工作原理。
(1)小组同学先将20根相同的铅芯按图(a)方式紧密排列,测得一根铅芯的直径_____;
(2)小组同学按图(b)正确连接电路。
①用刻度尺测得铅芯接入电路的长度为;
②规范操作后,读出电压表和电流表的示数和,则计算电阻率的表达式_____(用题目测出的物理量的字母表示);
(3)小组同学利用图(b)电路探究滑动变阻器的工作原理,闭合开关后,改变线夹位置减小铅芯接入长度,电流表示数将_____(选填“增大”或“减小”),将滑动变阻器滑片向_____(选填“左移”或“右移”),可使电流表恢复原数值。
12. 如图(a)所示,某兴趣小组利用教材中的装置进行碰撞实验。实验室提供两个体积相等但材料不同的金属小球A和B,测得质量关系为;另有斜槽轨道、白纸、复写纸、重垂线、刻度尺、圆规等器材。
(1)实验操作步骤如下:
①调整斜槽轨道末端切线水平;
②利用重垂线找轨道末端在水平地面白纸上的投影点,并标记为,使地面上刻度尺的0刻线与点对齐;
③先不放小球B,让小球A从轨道上固定位置由静止释放,重复实验10次。为减小偶然误差,需用圆规画一个尽可能小的圆,把所有有效落点圈在圆内,图(b)中最合理的圆为_____(选填“甲”或“乙”),该圆的圆心记为图(c)中点;
④把小球B放在轨道末端,让小球A仍从处静止释放,与小球B发生正碰,重复实验10次,则小球A碰撞后的落点是图(c)中的_____(选填“”“”或“”);
⑤分别测量点、、到点的距离为、和。
(2)若小球A、B碰撞过程系统动量守恒,关系式满足_____(用、和表示)。若小球A、B的碰撞是弹性碰撞,_____(填具体数值);若进行步骤②后,不慎将白纸水平向左移动,导致点在轨道末端水平投影点左侧,则的值较白纸移动前_____(选填“变大”“不变”或“变小”)。
13. 图示为中国科学院研制的电磁弹射微重力实验装置启动时的内部照片。其实验过程可简化为:在内,通过电磁驱动将质量为的实验舱由静止竖直向上匀加速至到达位置,再撤去电磁力,实验舱做竖直上抛运动,在一段时间内处于完全失重状态,实验舱落回位置后恢复电磁力使其减速为零。仅考虑重力与电磁力,重力加速度取。求:
(1)实验舱处于完全失重状态的时间;
(2)向上弹射过程中电磁力对实验舱做的功。
14. 如图所示,足够长的水平收集板上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为;在收集板下方宽度为的范围内,存在方向水平向右的匀强电场,场强大小为。位于收集板上点处的粒子源可向垂直磁场平面内任意方向发射速率可调、质量为、电荷量为的带正电粒子。纸面内点右侧处有一小孔P(小孔尺寸恰允许带电粒子穿过)。不计粒子重力和粒子间的相互作用。
(1)求垂直收集板穿过小孔P的粒子在磁场中的运动时间;
(2)当粒子源以某一相同速率发射粒子时,能沿不同方向穿过小孔P的粒子在磁场中运动的时间之比为,求该速率;
(3)在(2)问情况下,粒子从匀强电场离开的位置点和点之间的距离。
15. 如图所示,在光滑水平面上有一质量为、足够长的U形金属导轨,导轨间距为,导轨电阻忽略不计。紧靠U形导轨的左侧有方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。一电阻为、质量为的导体棒垂直放置在导轨上,同时被左侧两个固定在水平面上的绝缘光滑小立柱和挡住,导体棒处于方向水平向右、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导轨段和段与棒间的动摩擦因数;导轨段和段与棒间的动摩擦因数。时,金属导轨获得一个水平向左、大小的初速度,同时给边施加水平向左、大小的恒定外力。(未知)时,金属导轨速度减为,且、两点分别经过绝缘立柱、。重力加速度大小为。求:
(1)时,金属导轨所受的摩擦力大小;
(2)金属导轨在时间内的位移大小;
(3)从至金属导轨停止运动的过程中,回路中产生的焦耳热和棒与金属导轨之间的摩擦热的比值。
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