内容正文:
大连市第二十四中学高三年级2026年5月综合训练
物理学科
一、选择题(共46分,其中单选题7道,每题4分,多选题3道,每题6分,少选得3分、多选或选错不得分)
1. 在物理学的发展历程中,有很多科学家做出了卓越的贡献,下列说法正确的是( )
A. 安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,揭示了电与磁的联系
B. 贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子具有核式结构
C. 法拉第建立了完整的电磁场理论,并预言了电磁波存在
D. 伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了被誉为“笔尖下发现的行星”的海王星
【答案】D
【解析】
【详解】A.电流的磁效应(电流可使周围小磁针偏转)是奥斯特发现的,安培的主要贡献为安培力规律、分子电流假说等,A错误;
B.贝克勒尔发现天然放射性现象说明原子核具有复杂结构,原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子散射实验提出的,B错误;
C.麦克斯韦建立了完整的电磁场理论并预言了电磁波的存在,法拉第的主要贡献是发现电磁感应现象,C错误;
D.勒维耶依据万有引力定律计算出海王星的轨道位置,伽勒在其预言的位置附近发现了海王星,海王星因此被称为“笔尖下发现的行星”,D正确。
故选D。
2. 一个质点以初速度沿直线加速运动,速度v随位移x变化的图线如图所示,则质点的加速度大小变化情况正确的是( )
A. 质点的加速度大小不变 B. 质点的加速度越来越大
C. 质点的加速度越来越小 D. 质点的加速度先减小后增大
【答案】B
【解析】
【详解】质点的加速度
变形可得
其中
因此可得
由题图可知,图线是倾斜直线,因此斜率为恒定值;质点运动过程中随增大而不断增大,因此加速度随增大而逐渐增大,故质点加速度越来越大。
故选B。
3. 技术人员用劈尖薄膜干涉装置来检查样品平面的平整程度。某单色光从标准样板上方入射后,从上向下看到的部分明暗相间的条纹如图所示。下列判断正确的是( )
A. 图中条纹弯曲处对应被检查平面处凸起
B. 若将标准样板竖直向上平移,条纹向左平移
C. 若薄片厚度增大,其他条件不变,条纹间距变宽
D. 若换用频率更大的单色光,其他条件不变,条纹间距变宽
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据薄膜干涉的规律可知,同一条纹对应的空气薄膜的厚度相同,当条纹向薄片一侧弯曲,可知弯曲处对应着被检查平面处凸起,故A正确;
B.标准样板竖直上移,夹角不变,条纹间距不变,但空气层变厚了,厚处的条纹要向薄处(向右)移动,劈尖干涉是等厚干涉,厚度决定了条纹位置,故B错误;
C.设膜厚为处产生亮条纹
则有
设相邻亮条纹处膜厚为,则有
设空气膜顶角为,则有
解得
若薄片厚度增大,其他条件不变,增大,条纹间距将减小,故C错误;
D.若换用频率更大的单色光,其他条件不变,波长变短,可知条纹间距变窄,故D错误。
故选A。
4. 卡诺循环是只有两个热源的简单循环。一定质量的理想气体经历如图所示的卡诺循环过程,该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的温度低于在状态的温度
B. 过程中单位时间内气体分子碰撞单位面积器壁的次数不变
C. 一个循环全过程中,气体从外界吸收的热量小于放出的热量
D. 过程中气体对外做的功等于过程中外界对气体做的功
【答案】D
【解析】
【详解】A.过程,气体的体积增大,故气体对外做功,由于该过程为绝热过程,没有热交换,则根据热力学第一定律有
即气体的内能减少,所以气体的温度降低,即气体在状态的温度高于在状态的温度,故A错误;
B.是等温压缩过程,气体的温度不变,故分子的平均动能不变;由于此过程气体的体积减小,分子数密度增大,所以单位时间内气体分子碰撞单位面积器壁的次数会增加,故B错误;
C.过程,气体的体积增大,气体对外做功,设大小为,且;过程,气体的体积减小,外界对气体做功,设大小为,且。根据图线与坐标轴所围面积表示做功可知,所以一个循环全过程中
根据热力学第一定律
一个循环过程中
可得
即气体从外界吸收的热量大于放出的热量,故C错误;
D.从气体的温度不变,所以气体的内能不变;从气体的温度降低,内能减小;从气体的温度不变,内能不变;从气体的温度升高内能增大,且此时回到初始状态与初始内能相同,所以过程气体内能的减少量等于过程气体内能的增加量,且这两个过程均绝热,故这两个过程做功数值大小相等,即过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功,故D正确。
故选D。
5. 某发电机原理如图甲所示,金属线框匝数为,阻值为,在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示,其周期为。则线框转动一周的过程中( )
A. 线框内电流方向不变 B. 线框电动势的最大值为
C. 流过电阻的电荷量为 D. 流过电阻的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.当线框转动时,框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次,而线圈和外电路接点处通过换向器,保证流过电阻的电流方向不发生变化,故A错误;
B.依题意,电阻的阻值与金属框的阻值相等,且电阻两端的电压的最大值为,根据闭合电路欧姆定律,金属框中电动势的最大值为,故B错误;
CD.
交流电电动势的最大值
线圈转过半周,则流过电阻的电荷量为
其中
平均电动势
则金属框转过一周流过电阻的电荷量为,故C错误,D正确;
故选D。
6. 如图为一根筷子斜放在光滑的青花瓷碗里的剖面模型图,为方便研究可简单认为曲线是点为圆心的半圆,是水平直径,筷子的段的长度是半径的倍。已知筷子的质量为,碗面点提供的支持力是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】筷子的受力图如下
由几何关系可得
由平行四边形定则结合几何关系得
故选A。
7. 如图所示,粗糙竖直挡板前方固定倾角为θ=37°的粗糙传送带,传送带上表面以速度向挡板转动,物块紧贴传送带和挡板由静止释放。已知物块与挡板间的动摩擦因数为,与传送带间的动摩擦因数为重力加速度取则物块沿传送带下滑的最大速度为( )
A. 3m/s B. 4m/s C. 5m/s D. 6m/s
【答案】B
【解析】
【详解】
设物块沿传送带下滑的最大速度为,物块与传送带摩擦力大小为,物块与挡板摩擦力大小为,物块相对传送带方向偏离挡板夹角为,受力分析如图,有
对物块垂直挡板方向
物块有最大速度时,物块沿着挡板方向有
联立得物块沿传送带下滑的最大速度为,
故选B。
8. 如图所示是原子核的平均结合能(也称比结合能)与质量数的关系图像,通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能,如的核子平均结合能约为,的核子平均结合能约为,根据该图像判断下列说法正确的是( )
A. 是铀235核裂变的核反应方程式
B. 由图可知两个核结合成核会释放出能量
C. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量
D. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量
【答案】BD
【解析】
【详解】A.铀235核裂变的核反应方程式应为,故A错误;
B.由图可知核的平均结合能大于核的平均结合能,所以两个核结合成核会释放出能量,故B正确;
CD.把分成8个质子和8个中子需要的能量为
把分成4个需要的能量为
所以,把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供的能量约为
故C错误,D正确。
故选BD。
9. 东风-5C,全称为液体洲际战略核导弹,是中国人民解放军装备的射程最远、威力最大的重型洲际战略核导弹。洲际弹道导弹从地面发射后,经过推进加速阶段、中途阶段、再入大气层阶段,最后击中地面上的目标。如图所示,某洲际导弹离开地面后发动机停止工作,其飞行轨迹为椭圆的一部分,远地点到地心的距离为(为地球的半径),发射点与落地点的连线恰好为椭圆的短轴。地球(视为质量分布均匀的球体)的质量为,引力常量为,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 椭圆的半长轴为
B. 导弹在点的加速度大小为
C. 导弹在点的速度小于
D. 导弹从发射到落地所用的时间大于
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.远地点到地心的距离为,根据几何关系可知,椭圆的半长轴大于,故A错误;
B.导弹在点的加速度由万有引力提供,根据万有引力定律
整理得 ,故B正确;
C.当导弹在过点的轨道上绕地球做匀速圆周运动时,由万有引力提供向心力有
解得此时导弹在点的速度大小
由于导弹在点做近心运动,可知导弹在点的速度小于,故C正确;
D.当导弹贴着地面做圆周运动时有
解得
因为导弹运动轨迹为椭圆,且其半长轴大于,根据开普勒第三定律可知,导弹实际的运动周期
导弹从发射到落地所用的时间,故D正确;
故选BCD。
10. 如图所示,一可视为点电荷带正电的小物块被锁定在固定斜面上的点,物块连接一个弹性绳,跨过墙上固定的光滑定滑轮B,固定在天花板上的点。某时刻,该空间加一平行于斜面向上的匀强电场,同时解除锁定,小物块从静止开始沿斜面向上运动,最远能到达点。已知匀强电场的电场强度为,斜面倾角,物块质量为,电荷量为,物块与斜面间动摩擦因数为,弹性绳的原长等于,绳中弹力符合胡克定律,劲度系数为,与斜面垂直,且。物块沿斜面方向移动的距离用表示,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,,,下列正确的是( )
A. 物块上滑过程中受到的摩擦力逐渐变大
B. 物块的加速度随变化的关系为
C. 物块在的中点处的速度大小为
D. 的长度为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.对物块受力分析,垂直斜面方向,根据平衡条件有
结合可得
可见滑动摩擦力为一定值,故A错误;
B.设物块沿斜面方向移动的距离为,由牛顿第二定律有
整理可得
故B错误;
CD.作出图像,可知物块从到的过程,图线的面积乘以质量即为合力做功,根据对称性可知,解得。设物块在的中点处的速度为,根据动能定理可得,解得,故C,D正确。
故选CD。
二、实验题(14分,其中11题6分,12题8分)
11. 两实验小组利用图甲所示装置探究匀变速直线运动。
(1)除图中所示器材外,下列装置必要的是________(填字母)。
A. 电压适当的交流电源 B. 秒表
C. 天平 D. 刻度尺
(2)实验中打点计时器的频率为50Hz,实验一组得到如图乙所示纸带,选取5个计时点,测得AB距离为,DE距离为,则纸带加速度为_______(保留3位有效数字)。
(3)实验二组每隔0.1s取一个计数点,并按相邻计数点把纸带逐段剪下依次放好,纸带左上端点近似成一条直线,连接后如图丙所示,用刻度尺测出其斜率为,已知纸带宽为,则纸带加速度为_______(保留2位有效数字)。
【答案】(1)AD (2)2.0
(3)1.2
【解析】
【小问1详解】
A.打点计时器需要电压合适的交流电源供电,A正确;
B.打点计时器本身可以通过打点记录时间,不需要额外的秒表,B错误;
C.实验不需要测量物体质量,不需要天平,C错误;
D.实验需要测量纸带上点间的距离,必须使用刻度尺,D正确。
故选 AD。
【小问2详解】
打点频率为,相邻计时点的时间间隔
根据匀变速直线运动推论
可得
代入数据可 解得
【小问3详解】
每隔取计数点,剪下的纸带长度等于该时间间隔内的位移,纸带宽
相邻纸带的位移差,连线的斜率
整理得
代入数据
【点睛】
12. 某实验小组为测量电源的电动势和内阻设计了如图所示的电路。
实验器材:待测电源,灵敏电流表,滑动变阻器,定值电阻,电压表,电流表,开关和导线若干。
(1)按图甲电路图连接好电路,将滑动变阻器、调到合适的阻值,闭合开关,反复调节滑动变阻器,直到灵敏电流表的示数为零,电压表的示数记为和,电流表、的示数记为和。图乙为某电压表的示数,其读数为___________V。
(2)断开开关,适当调大滑动变阻器的阻值,再次闭合开关,发现此时灵敏电流表G的示数不为零,缓慢___________(选填“调大”或“调小”)滑动变阻器的阻值,直至灵敏电流表的示数再次为零,记录电压表、电流表读数。
(3)重复(2)的步骤,记录多组电压表、电流表读数。
(4)实验完毕,整理器材。
(5)作出图像如图丙所示,由图像可得电源的电动势为___________,内阻为___________。(用、、表示)
(6)理论上测得的电源电动势___________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】 ①. 0.60 ②. 调小 ③. a ④. ⑤. 等于
【解析】
【详解】(1)[1]电压表分度值为0.05V,读数为0.60V;
(2)[2] 由图甲所示电路图可知,当灵敏电流表示数为零时
要使灵敏电流表示数仍然为零,当R2的阻值增大时,应缓慢调小可变电阻R1的阻值;
(5)[3][4] 由闭合电路欧姆定律可知,电源电动势
路端电压
由图像可知,电源电动势
电源内阻
(6)[5]由图甲所示电路图可知,路端电压的测量值等于真实值,流过电源的电流测量值等于真实值,因此电源电动势测量值与真实值相等。
三、解答题(共40分,其中13题8分,14题14分,15题18分)
13. 一列简谐横波沿轴传播,如图所示,实线为时刻的波形图,虚线为时刻的波形图。
(1)若已知处的质点在内运动的路程为,求处的质点的振动方程(用正弦函数形式表达);
(2)若波沿轴正向传播,求波的传播速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
已知 x = 0 处的质点在 0 ∼ 1s 内运动的路程为 25cm=5A ,则时间为,设处的质点的振动方程为
由题知该质点时刻向轴负方向运动,可知
由
解得
所以
由图知
所以处的质点的振动方程为
【小问2详解】
由图知
若波沿轴正向传播,则
解得
所以波的传播速度大小
14. 高能粒子实验装置是用以发现高能粒子并研究其特性的主要实验工具,图示为某种该装置的简化模型。在y轴沿竖直方向的直角坐标系xOy中,在第一象限内有与y轴负方向平行的匀强电场,电场强度大小;第二象限内有磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场I;y<0的区域内有磁感应强度大小B、方向垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点(,)以速率v0沿轴负方向开始运动,经磁场偏转后过C点进入电场,经电场偏转后过D点进入磁场Ⅱ。粒子在磁场Ⅱ中还受到与速度大小成正比、方向相反的阻力,比例系数为k;当粒子在磁场Ⅱ中运动到x轴上的P点(未画出)时恰好沿轴正方向做直线运动;x轴上无电场、磁场存在,不计粒子重力。求:
(1)C点距坐标原点O的距离;
(2)粒子从A点运动到D点的时间t;
(3)D、P两点间的距离d。
【答案】(1)L (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
画出粒子的运动轨迹,如图1所示
由洛伦兹力提供向心力得
可得粒子在第二象限内做圆周运动的半径
粒子在第二象限的运动轨迹恰好是圆弧,垂直y轴进入第一象限,则C点距坐标原点O的距离
【小问2详解】
粒子在第二象限中运动的时间
粒子在电场中做类平抛运动,可得,
联立解得
粒子从点运动到点的时间
【小问3详解】
粒子过点后,取一小段时间,粒子受力情况及矢量分解如图2所示
根据动量定理在方向上可得
两边同时对过程求和可得
其中,,
联立可得
解得
15. 如图所示,质量为的金属杆1用足够长的绝缘轻质细线连接在水平转轴上,杆静止时刚好可以接触到固定于绝缘水平面上的光滑金属轨道。金属杆1的长度与金属轨道的左侧宽度均为,金属杆2的长度与右侧导轨宽度均为,金属杆2质量为,始终与导轨接触良好。质量为的正方体物块宽度也为,放置在轨道末端,右边与分界线相切。左侧桌面光滑、空间中有竖直向下的匀强磁场,右侧无磁场且桌面粗糙程度处处相同。现保持细线处于绷紧状态并将金属杆1从转动轴左侧距离轨道高处释放,经过与轨道极短时间的接触后,继续向右侧摆动到最大高度为。在金属杆1与轨道接触的瞬间,金属杆2获得向右的速度,并很快与正方体物块发生弹性对心正碰(碰撞前金属杆1未再次摆回到最低点),碰撞后物块向右运动刚好在完全进入右侧区域时停止运动。求:
(1)金属杆1在与轨道接触的瞬间,电路中产生的电荷量;
(2)金属杆2获得的速度以及回路中生成的热量;
(3)正方形物块与右侧粗糙桌面的动摩擦因数以及物块在桌面上滑行的时间。
【答案】(1)2C (2)2m/s,28J
(3)0.1,
【解析】
【详解】(1)设金属杆1解除金属导轨之前的速度为v1,接触金属导轨之后的速度为,则有,
解得,
则对金属杆1与金属导轨接触的瞬间有
即
计算可得
(2)对金属杆2,在金属杆1与金属轨道接触的瞬间有
即有
解得
则由功能关系有
解得
(3)对金属杆2和物块3的碰撞过程有,
可得
进入右侧粗糙区域过程中,摩擦力与进入右侧区域的长度x成正比,即
由,则在物块停止运动的过程中有
可得
由物块在运动至停止的过程中所受合力 且方向始终与v方向相反,f可视为回复力,比例系数为
即可将物块减速过程视为简谐运动,其时间为周期的四分之一,由简谐运动周期公式
可知
则有
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大连市第二十四中学高三年级2026年5月综合训练
物理学科
一、选择题(共46分,其中单选题7道,每题4分,多选题3道,每题6分,少选得3分、多选或选错不得分)
1. 在物理学的发展历程中,有很多科学家做出了卓越的贡献,下列说法正确的是( )
A. 安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,揭示了电与磁的联系
B. 贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子具有核式结构
C. 法拉第建立了完整的电磁场理论,并预言了电磁波存在
D. 伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了被誉为“笔尖下发现的行星”的海王星
2. 一个质点以初速度沿直线加速运动,速度v随位移x变化的图线如图所示,则质点的加速度大小变化情况正确的是( )
A. 质点的加速度大小不变 B. 质点的加速度越来越大
C. 质点的加速度越来越小 D. 质点的加速度先减小后增大
3. 技术人员用劈尖薄膜干涉装置来检查样品平面的平整程度。某单色光从标准样板上方入射后,从上向下看到的部分明暗相间的条纹如图所示。下列判断正确的是( )
A. 图中条纹弯曲处对应被检查平面处凸起
B. 若将标准样板竖直向上平移,条纹向左平移
C. 若薄片厚度增大,其他条件不变,条纹间距变宽
D. 若换用频率更大的单色光,其他条件不变,条纹间距变宽
4. 卡诺循环是只有两个热源的简单循环。一定质量的理想气体经历如图所示的卡诺循环过程,该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的温度低于在状态的温度
B. 过程中单位时间内气体分子碰撞单位面积器壁的次数不变
C. 一个循环全过程中,气体从外界吸收的热量小于放出的热量
D. 过程中气体对外做的功等于过程中外界对气体做的功
5. 某发电机原理如图甲所示,金属线框匝数为,阻值为,在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示,其周期为。则线框转动一周的过程中( )
A. 线框内电流方向不变 B. 线框电动势的最大值为
C. 流过电阻的电荷量为 D. 流过电阻的电荷量为
6. 如图为一根筷子斜放在光滑的青花瓷碗里的剖面模型图,为方便研究可简单认为曲线是点为圆心的半圆,是水平直径,筷子的段的长度是半径的倍。已知筷子的质量为,碗面点提供的支持力是( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,粗糙竖直挡板前方固定倾角为θ=37°的粗糙传送带,传送带上表面以速度向挡板转动,物块紧贴传送带和挡板由静止释放。已知物块与挡板间的动摩擦因数为,与传送带间的动摩擦因数为重力加速度取则物块沿传送带下滑的最大速度为( )
A. 3m/s B. 4m/s C. 5m/s D. 6m/s
8. 如图所示是原子核的平均结合能(也称比结合能)与质量数的关系图像,通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能,如的核子平均结合能约为,的核子平均结合能约为,根据该图像判断下列说法正确的是( )
A. 是铀235核裂变的核反应方程式
B. 由图可知两个核结合成核会释放出能量
C. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量
D. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量
9. 东风-5C,全称为液体洲际战略核导弹,是中国人民解放军装备的射程最远、威力最大的重型洲际战略核导弹。洲际弹道导弹从地面发射后,经过推进加速阶段、中途阶段、再入大气层阶段,最后击中地面上的目标。如图所示,某洲际导弹离开地面后发动机停止工作,其飞行轨迹为椭圆的一部分,远地点到地心的距离为(为地球的半径),发射点与落地点的连线恰好为椭圆的短轴。地球(视为质量分布均匀的球体)的质量为,引力常量为,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 椭圆的半长轴为
B. 导弹在点的加速度大小为
C. 导弹在点的速度小于
D. 导弹从发射到落地所用的时间大于
10. 如图所示,一可视为点电荷带正电的小物块被锁定在固定斜面上的点,物块连接一个弹性绳,跨过墙上固定的光滑定滑轮B,固定在天花板上的点。某时刻,该空间加一平行于斜面向上的匀强电场,同时解除锁定,小物块从静止开始沿斜面向上运动,最远能到达点。已知匀强电场的电场强度为,斜面倾角,物块质量为,电荷量为,物块与斜面间动摩擦因数为,弹性绳的原长等于,绳中弹力符合胡克定律,劲度系数为,与斜面垂直,且。物块沿斜面方向移动的距离用表示,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,,,下列正确的是( )
A. 物块上滑过程中受到的摩擦力逐渐变大
B. 物块的加速度随变化的关系为
C. 物块在的中点处的速度大小为
D. 的长度为
二、实验题(14分,其中11题6分,12题8分)
11. 两实验小组利用图甲所示装置探究匀变速直线运动。
(1)除图中所示器材外,下列装置必要的是________(填字母)。
A. 电压适当的交流电源 B. 秒表
C. 天平 D. 刻度尺
(2)实验中打点计时器的频率为50Hz,实验一组得到如图乙所示纸带,选取5个计时点,测得AB距离为,DE距离为,则纸带加速度为_______(保留3位有效数字)。
(3)实验二组每隔0.1s取一个计数点,并按相邻计数点把纸带逐段剪下依次放好,纸带左上端点近似成一条直线,连接后如图丙所示,用刻度尺测出其斜率为,已知纸带宽为,则纸带加速度为_______(保留2位有效数字)。
12. 某实验小组为测量电源的电动势和内阻设计了如图所示的电路。
实验器材:待测电源,灵敏电流表,滑动变阻器,定值电阻,电压表,电流表,开关和导线若干。
(1)按图甲电路图连接好电路,将滑动变阻器、调到合适的阻值,闭合开关,反复调节滑动变阻器,直到灵敏电流表的示数为零,电压表的示数记为和,电流表、的示数记为和。图乙为某电压表的示数,其读数为___________V。
(2)断开开关,适当调大滑动变阻器的阻值,再次闭合开关,发现此时灵敏电流表G的示数不为零,缓慢___________(选填“调大”或“调小”)滑动变阻器的阻值,直至灵敏电流表的示数再次为零,记录电压表、电流表读数。
(3)重复(2)的步骤,记录多组电压表、电流表读数。
(4)实验完毕,整理器材。
(5)作出图像如图丙所示,由图像可得电源的电动势为___________,内阻为___________。(用、、表示)
(6)理论上测得的电源电动势___________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
三、解答题(共40分,其中13题8分,14题14分,15题18分)
13. 一列简谐横波沿轴传播,如图所示,实线为时刻的波形图,虚线为时刻的波形图。
(1)若已知处的质点在内运动的路程为,求处的质点的振动方程(用正弦函数形式表达);
(2)若波沿轴正向传播,求波的传播速度大小。
14. 高能粒子实验装置是用以发现高能粒子并研究其特性的主要实验工具,图示为某种该装置的简化模型。在y轴沿竖直方向的直角坐标系xOy中,在第一象限内有与y轴负方向平行的匀强电场,电场强度大小;第二象限内有磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场I;y<0的区域内有磁感应强度大小B、方向垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点(,)以速率v0沿轴负方向开始运动,经磁场偏转后过C点进入电场,经电场偏转后过D点进入磁场Ⅱ。粒子在磁场Ⅱ中还受到与速度大小成正比、方向相反的阻力,比例系数为k;当粒子在磁场Ⅱ中运动到x轴上的P点(未画出)时恰好沿轴正方向做直线运动;x轴上无电场、磁场存在,不计粒子重力。求:
(1)C点距坐标原点O的距离;
(2)粒子从A点运动到D点的时间t;
(3)D、P两点间的距离d。
15. 如图所示,质量为的金属杆1用足够长的绝缘轻质细线连接在水平转轴上,杆静止时刚好可以接触到固定于绝缘水平面上的光滑金属轨道。金属杆1的长度与金属轨道的左侧宽度均为,金属杆2的长度与右侧导轨宽度均为,金属杆2质量为,始终与导轨接触良好。质量为的正方体物块宽度也为,放置在轨道末端,右边与分界线相切。左侧桌面光滑、空间中有竖直向下的匀强磁场,右侧无磁场且桌面粗糙程度处处相同。现保持细线处于绷紧状态并将金属杆1从转动轴左侧距离轨道高处释放,经过与轨道极短时间的接触后,继续向右侧摆动到最大高度为。在金属杆1与轨道接触的瞬间,金属杆2获得向右的速度,并很快与正方体物块发生弹性对心正碰(碰撞前金属杆1未再次摆回到最低点),碰撞后物块向右运动刚好在完全进入右侧区域时停止运动。求:
(1)金属杆1在与轨道接触的瞬间,电路中产生的电荷量;
(2)金属杆2获得的速度以及回路中生成的热量;
(3)正方形物块与右侧粗糙桌面的动摩擦因数以及物块在桌面上滑行的时间。
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