精品解析:四川眉山市彭山区第一中学2025-2026学年高二下学期4月阶段检测物理试题
2026-05-27
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 四川省 |
| 地区(市) | 眉山市 |
| 地区(区县) | 彭山区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.35 MB |
| 发布时间 | 2026-05-27 |
| 更新时间 | 2026-05-27 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58079309.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
彭山一中2027届高二下期4月月考物理试题
满分100分,考试时间75分钟
一、单选题(共7小题,每小题4分,共计28分,每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 关于电磁波的有关认识,以下说法正确的是( )
A. 只要有电场和磁场就能产生电磁波
B. 赫兹用实验证实了电磁波的存在
C. 一切物体都在不停地发射紫外线
D. 只要有足够高的振荡频率,就能有效地发射无线电波
【答案】B
【解析】
【详解】A.电磁波的产生需要周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替激发并向外传播,恒定的电场或磁场、均匀变化的电场或磁场都无法持续激发可传播的电磁波,故A错误;
B.麦克斯韦最先预言了电磁波的存在,赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在,符合物理学史实,故B正确;
C.一切物体都在不停地辐射红外线(热辐射),只有温度足够高的物体才会辐射紫外线,常温物体不会发射紫外线,故C错误;
D.有效发射无线电波需要同时满足两个条件:①足够高的振荡频率;②采用开放电路。仅满足频率高无法有效发射无线电波,故D错误。
故选B。
2. 矩形金属线圈共有10匝,绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电的电动势e随时间t变化的规律如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 此交流电的频率为50Hz
B. 此交流电电动势的有效值为1V
C. t = 0.1s时,线圈平面与磁场方向平行
D. 线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图知,此交流电的周期为0.2s,则频率,故A错误;
B.由题图知,此交流电的峰值为1V,则有效值为,故B错误;
C.在时,感应电动势为零,磁通量最大,线圈平面位于中性面位置,故C错误;
D.交变电流电动势公式
峰值
角速度
可得最大磁通量,故D正确。
故选D。
3. 一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示,则下列说法不正确的是( )
A. 此单摆的固有周期约为2s
B. 此单摆的摆长约为1m
C. 若摆长增大,单摆的固有频率减小
D. 若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动
【答案】D
【解析】
【详解】A.单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等;当驱动力频率等于固有频率时,发生共振,则固有频率为,周期为2s,故A正确;
B.由图可知,共振时单摆的振动频率与固有频率相等,则周期为2s。由公式
可得
故B正确;
C.若摆长增大,单摆的固有周期增大,则固有频率减小,故C正确;
D.若摆长增大,则固有频率减小,所以共振曲线的峰将向左移动,故D错误。
本题选不正确的,故选D。
4. 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流,则该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率为( )
A. 5:4 B. 5:8 C. 1:1 D. 1:2
【答案】A
【解析】
【详解】甲电流有效值
解得
乙电流的有效值为
该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率
故选A。
5. 如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡A和B。当输入电压U为灯泡额定电压的3倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈匝数比为
B. 原、副线圈匝数比为
C. 此时A、B消耗的电功率之比为
D. 此时A、B消耗的电功率之比为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.理想变压器原、副线圈匝数比与电压比相等,设灯泡额定电压为,则输入电压为3,变压器的输入电压为2,输出电压为,所以原副线圈的匝数比为2:1,故AB错误;
CD.理想变压器原、副线圈匝数与电流成反比,因为原副线圈匝数比为2:1,故电流之比为1:2,工作电压相同,所以电功率之比为1:2,故C错误,D正确。
故选D。
6. 如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐运动,平衡位置为O,已知振子的质量为M,若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面,且m和M无相对运动而一起运动,下述正确的是( )
A. 振幅减小 B. 最大势能减小 C. 最大动能不变 D. 最大速度不变
【答案】C
【解析】
【详解】AB.振子运动到点时速度恰好为0,将质量为的物体放到的上面,系统的总能量为此时弹簧的弹性势能,之后整体做简谐运动,简谐运动过程中机械能守恒,所以振幅不变,故AB错误;
CD.振子在平衡位置时,速度最大,结合机械能守恒定律,从最大位移处到平衡位置,弹性势能转化为振子的动能,弹性势能与以前比较未变,最大动能不变,振子的质量增加,所以最大速度减小,故C正确,D错误。
故选C。
7. 夏季持续高温,用户用电量激增,用户端电压有所降低。如图所示,a、b端接入电压不变的正弦交流电源,理想降压变压器原线圈与定值电阻r串联,副线圈接有三个阻值均为R的定值电阻,当开关S闭合后,下列说法正确的是( )
A. 变压器的输入电压升高 B. 变压器的输入电流减小
C. 电阻r消耗的功率不变 D. a、b端的输入功率增加
【答案】D
【解析】
【详解】变压器的副线圈的总电阻设为,则变压器可等效为在原线圈电路中接入一个等效电阻,该等效电阻为
其中, ,
解得
ABC.当开关S闭合后,副线圈中并联接入一个电阻后,副线圈的等效电阻减小,即原线圈中的等效电阻减小,根据“串反并同”,可知与串联的定值电阻r的电流、电压、电功率都增大,即变压器的输入电流增大,变压器的输入电压为
电源的电压U不变,定值电阻r的电压增大,所以变压器的输入电压减小,故ABC错误;
D.a、b端的输入功率为
电源的电压U不变,定值电阻r的电流增加,所以a、b端的输入功率增加,故D正确。
故选D。
二、多选题(共3道题,每小题6分,共计18分,每小题给出的四个选项当中有多项符合题目要求,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,不可伸长的轻质细线与可视为质点的小球组成单摆。将摆球拉离平衡位置A点后由静止释放,摆球做简谐运动,、C两点为摆球运动过程中能达到的最高位置。下列说法中正确的是( )
A. 摆球经过A点时,加速度为零
B. 摆球经过点时,加速度为零
C. 由A点运动到点的过程中,摆球的回复力变大
D. 由A点运动到C点的过程中,摆球的机械能守恒
【答案】CD
【解析】
【详解】A.摆球经过A点时,有指向圆心的向心加速度,故A错误;
B.摆球经过点时,向心加速度为0,但是有沿切线方向的切向加速度,故B错误;
C.根据简谐运动规律知,离平衡位置越远,回复力越大,故由A点运动到点的过程中,摆球的回复力变大,故C正确;
D.单摆运动是动能和重力势能相互转化,在这个过程中小球机械能守恒,故D正确。
故选CD。
9. 控制无人机的无线电信号产生来自LC振荡电路。图甲所示为LC振荡电路,是电容器的上极板,规定图甲LC振荡电路中逆时针方向的电流为正,从某时刻起其电流随时间变化的规律如图乙所示,则下列关于该LC电路在段的说法正确的是( )
A. 板带负电
B. 板的带电量在变大
C. 线圈的自感电动势在变小
D. 线圈中的磁场能在变小
【答案】AC
【解析】
【详解】AB. 阶段逆时针电流增大,放电,点电流最大,板带电量减为0; 阶段逆时针电流减小,充电,正电荷持续从板流出,到点充电完成,板带负电量达到最大; 阶段顺时针电流增大,放电,板负电量逐渐减小,但整个段板仍带负电,直到点带电量减为0。 因此M板带负电,A正确,B错误;
C.自感电动势,是图像的斜率绝对值,由图可知,段,图像斜率绝对值从最大减小到0,因此自感电动势逐渐变小,C正确;
D.磁场能与电流大小正相关,电流大小增大,因此线圈中磁场能增大,D错误。
故选AC。
10. 惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论,某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境:如图1所示,在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面,把摆线固定于斜面上的O点,使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点,静止释放后,摆球在ABC之间做简谐运动,摆角为,在某次实验中,摆球自然悬垂时,通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为;摆球摆动过程中,力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示,其中、、均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是( )
A. 多次改变图1中角的大小,即可获得不同的等效重力加速度
B. 在图2的测量过程中,单摆n次全振动的时间为
C. 多次改变斜面的倾角,只要得出就可以验证该结论成立
D. 在图2的测量过程中,满足关系
【答案】CD
【解析】
【详解】A.对小球进行受力分析可知,小球重力垂直于斜面的分力始终与斜面的支持力平衡,令等效重力加速度为,则有
解得
所以等效重力加速度和摆角无关,故A错误;
B.单摆在运动过程中,A、C两位置摆线的拉力最小,根据图2可知,相邻两个摆线拉力最小的位置的时间间隔为半个周期,故单摆的周期为
所以单摆次全振动的时间为,故B错误;
C.根据单摆的周期公式可知,该单摆的周期为
其中为单摆的摆长,保持不变。所以多次改变斜面的倾角,只要得出就可以验证该结论成立,故C正确;
D.已知摆球自然悬垂时,通过力传感器测得摆线的拉力为,则根据平衡条件有
在A、C两位置时,摆球的速度为0,则有
设摆球经过最低点B时的速度为,则根据动能定理有
在B点根据牛顿第二定律有
联立解得,故D正确。
故选CD。
三、实验题(本题共两小题,其中11题8分,12题8分,共16分)
11. 某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
(1)正确组装可拆变压器后,如图(a)所示,接入学生电源,选择合适的挡位,应使用多用电表的_______挡测量(选填“直流电压”或“交流电压”)。
(2)保持原线圈输入的电压有效值一定,改变原、副线圈的匝数,测量副线圈上的电压,数据如下表所示。
组别
原线圈匝数
副线圈匝数
原线圏电压
副线圏电压
1
300
60
6.2
0.9
6.89
2
300
120
6.2
2.1
2.95
3
300
180
6.2
3.3
1.88
4
600
180
6.2
1.5
4.13
分析第1、2、3组数据,大致可得出结论:原线圈电压和匝数不变时,_______;分析第3、4组数据,大致可得出结论:原线圈电压和副线圈匝数不变时,原线圈匝数越少,副线圈电压越高。
(3)进一步分析实验数据,发现副线圈电压总比理论值小,其原因可能是_______(写出一个即可)。
(4)该同学找到了一只标有“220V/9V”的变压器,其上有a、b、c、d四个引出线头,且a、b引线比c、d引线粗,如图(b)所示。使用时,应该把引线_______接交流“220V”(选填“a、b”或“c、d”)。
【答案】(1)交流电压
(2)副线圈匝数越多,副线圈电压越高
(3)变压器不是理想变压器,有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗(写出一个即可)。
(4)c、d
【解析】
【小问1详解】
因为只有变化的电流(交流电)才能在铁芯中产生变化的磁场,进而在副线圈中感应出电压。如果使用直流电源,副线圈两端将没有电压输出。因此,为了测量变压器的输出电压,必须使用多用电表的交流电压挡。
【小问2详解】
根据表中第1、2、3组数据,原线圈电压和匝数不变时,副线圈匝数越多,副线圈电压越高。
【小问3详解】
理想变压器公式成立的前提是没有能量损失(即理想变压器),但实验中变压器并非理想变压器,存在各种能量损失,导致输出电压降低。故副线圈电压总比理论值小,其原因可能是变压器不是理想变压器,有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗。
【小问4详解】
因为变压器为变压器(),又,所以输入端的电流小于输出端的电流(),为减小导线发热损耗,电流大的线圈应该使用较粗的导线(电阻小),故应把较细的c、d端接交流“220V”。
12. 某同学设计了如图甲所示的实验装置来测量当地的重力加速度。质量未知的小钢球用一根不可伸长的细线与力传感器相连。力传感器能显示出细线上拉力的大小,光电门安装在力传感器的正下方,调整光电门的位置,使小钢球通过光电门时,光电门的激光束正对小钢球的球心。
(1)实验前,用游标卡尺测量小钢球的直径d,如图乙所示,则小钢球的直径______mm。
(2)将小钢球拉到一定的高度处由静止释放,与光电门相连的计时器记录下小钢球通过光电门的时间为t,力传感器测出细线上拉力的最大值为F,则小钢球经过光电门时的速度大小为______(用d、t表示);已知细线长度为L,则小钢球做圆周运动的半径为______(用d、L表示)。
(3)已知实验中空气阻力的影响可忽略,该同学通过改变小钢球由静止释放的高度,测出多组t和F的值,作出图像如图丙所示。图像的斜率为k,纵轴截距为b,则当地的重力加速度为______(用k、b、L、d表示)。若把细线的长度当作小钢球做圆周运动的半径,则重力加速度的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)14.5
(2) ①. ②.
(3) ①. ②. 大于
【解析】
【小问1详解】
由图乙可知,游标卡尺精度为0.1mm,故小钢球的直径d = 14mm+0.1×5mm = 14.5mm
【小问2详解】
[1]由题意可知小钢球通过光电门的时间为t,故此时小钢球的速度大小为
[2]小钢球做圆周运动的半径为
【小问3详解】
[1]在最低点由细线拉力F和小钢球重力mg的合力提供向心力
整理得
所以斜率,纵轴截距
联立解得
[2]若把细线的长度作为小钢球做圆周运动的半径,则重力加速度的测量值大于真实值。
四、解答题(本题共3小题,共38分。其中13题10分,14题12分,15题16分,解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的,不能得分)
13. 有一台内阻为1Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线的总电阻R=4Ω。全校共22个班,每班有220V40W的灯6盏,若保证全部电灯正常发光,则:
(1)发电机输出功率多大?
(2)发电机的电动势多大?
【答案】(1)5424W;(2)250V
【解析】
【分析】
【详解】(1)降压变压器输出电压为220V;则有
则可求得
降压变压器的总电流为
则降压变压器输入端电流为
则导线上消耗电压为
升压变压器输出电压为
则发电机输出功率为
(2)由可得
其输入电流为
则有
14. 发电机转子是匝数n=100,边长L=20cm的正方形线圈,其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad/s)的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r=1Ω,外电路电阻R=99Ω。(π=3.14)试求:
(1)写出交变电流瞬时值表达式;
(2)外电阻上消耗的功率;
(3)从计时开始,线圈转过90过程中,通过外电阻的电荷量是多少?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)依题意,交变电流瞬时值表达式可表示为
根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立,解得
(2)根据正弦交流电有效值与峰值的关系,可得
外电阻上消耗的功率为
联立,解得
(3)从计时开始,线圈转过90过程中,由法拉第电磁感应定律,可得
根据闭合电路欧姆定律,有
则通过外电阻的电荷量是
又
联立,解得
15. 简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=- kx的回复力作用下,物体离开平衡位置的位移x与时间t遵循规律的运动。
(1)如图所示,半径为R的圆盘边缘有一钉子B,在水平光线下,圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P,以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘,角速度为ω,请证明影子P点的运动是简谐运动。(可自行设定所需要的物理量)
(2)如图所示,一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧下端固定于地面,上端与一质量为m的小球A相连,小球A静止于O点。另一质量为2m的小球B从距A高为的P点由静止开始下落,与A发生碰撞瞬间粘在一起开始向下运动。两球均可视为质点,在运动过程中,弹簧的形变在弹性限度内,当其形变量为x时,弹性势能为。(已知弹簧振子的周期,其中M为振子的总质量。不计空气阻力,重力加速度为g)。求:
a.小球A被碰后向下运动离O点的最大距离;
b.小球B从刚碰到A开始,到第一次运动到最低点所用的时间t。
【答案】(1)见解析 (2)a.;b.
【解析】
【小问1详解】
设圆周运动的角速度为ω, 圆盘从初位置转过的角度为θ,其钉子投影为
满足正余弦函数的形式,因此是简谐振动。
【小问2详解】
a.B从P点到O点,由动能定理得
碰撞过程由动量守恒得
A处于O点时,弹簧压缩了l0,由胡克定律得
碰后A、B一起运动了l1到达最低点,由能量守恒得
解得
b.A、B粘一起做简谐运动的周期
O到平衡位置的距离为振幅的一半,由简谐运动时间关系可知,O到平衡位置的时间
从平衡位置到最低点的时间
所以总时间
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彭山一中2027届高二下期4月月考物理试题
满分100分,考试时间75分钟
一、单选题(共7小题,每小题4分,共计28分,每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 关于电磁波的有关认识,以下说法正确的是( )
A. 只要有电场和磁场就能产生电磁波
B. 赫兹用实验证实了电磁波的存在
C. 一切物体都在不停地发射紫外线
D. 只要有足够高的振荡频率,就能有效地发射无线电波
2. 矩形金属线圈共有10匝,绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电的电动势e随时间t变化的规律如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 此交流电的频率为50Hz
B. 此交流电电动势的有效值为1V
C. t = 0.1s时,线圈平面与磁场方向平行
D. 线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
3. 一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示,则下列说法不正确的是( )
A. 此单摆的固有周期约为2s
B. 此单摆的摆长约为1m
C. 若摆长增大,单摆的固有频率减小
D. 若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动
4. 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流,则该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率为( )
A. 5:4 B. 5:8 C. 1:1 D. 1:2
5. 如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡A和B。当输入电压U为灯泡额定电压的3倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈匝数比为
B. 原、副线圈匝数比为
C. 此时A、B消耗的电功率之比为
D. 此时A、B消耗的电功率之比为
6. 如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐运动,平衡位置为O,已知振子的质量为M,若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面,且m和M无相对运动而一起运动,下述正确的是( )
A. 振幅减小 B. 最大势能减小 C. 最大动能不变 D. 最大速度不变
7. 夏季持续高温,用户用电量激增,用户端电压有所降低。如图所示,a、b端接入电压不变的正弦交流电源,理想降压变压器原线圈与定值电阻r串联,副线圈接有三个阻值均为R的定值电阻,当开关S闭合后,下列说法正确的是( )
A. 变压器的输入电压升高 B. 变压器的输入电流减小
C. 电阻r消耗的功率不变 D. a、b端的输入功率增加
二、多选题(共3道题,每小题6分,共计18分,每小题给出的四个选项当中有多项符合题目要求,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,不可伸长的轻质细线与可视为质点的小球组成单摆。将摆球拉离平衡位置A点后由静止释放,摆球做简谐运动,、C两点为摆球运动过程中能达到的最高位置。下列说法中正确的是( )
A. 摆球经过A点时,加速度为零
B. 摆球经过点时,加速度为零
C. 由A点运动到点的过程中,摆球的回复力变大
D. 由A点运动到C点的过程中,摆球的机械能守恒
9. 控制无人机的无线电信号产生来自LC振荡电路。图甲所示为LC振荡电路,是电容器的上极板,规定图甲LC振荡电路中逆时针方向的电流为正,从某时刻起其电流随时间变化的规律如图乙所示,则下列关于该LC电路在段的说法正确的是( )
A. 板带负电
B. 板的带电量在变大
C. 线圈的自感电动势在变小
D. 线圈中的磁场能在变小
10. 惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论,某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境:如图1所示,在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面,把摆线固定于斜面上的O点,使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点,静止释放后,摆球在ABC之间做简谐运动,摆角为,在某次实验中,摆球自然悬垂时,通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为;摆球摆动过程中,力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示,其中、、均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是( )
A. 多次改变图1中角的大小,即可获得不同的等效重力加速度
B. 在图2的测量过程中,单摆n次全振动的时间为
C. 多次改变斜面的倾角,只要得出就可以验证该结论成立
D. 在图2的测量过程中,满足关系
三、实验题(本题共两小题,其中11题8分,12题8分,共16分)
11. 某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
(1)正确组装可拆变压器后,如图(a)所示,接入学生电源,选择合适的挡位,应使用多用电表的_______挡测量(选填“直流电压”或“交流电压”)。
(2)保持原线圈输入的电压有效值一定,改变原、副线圈的匝数,测量副线圈上的电压,数据如下表所示。
组别
原线圈匝数
副线圈匝数
原线圏电压
副线圏电压
1
300
60
6.2
0.9
6.89
2
300
120
6.2
2.1
2.95
3
300
180
6.2
3.3
1.88
4
600
180
6.2
1.5
4.13
分析第1、2、3组数据,大致可得出结论:原线圈电压和匝数不变时,_______;分析第3、4组数据,大致可得出结论:原线圈电压和副线圈匝数不变时,原线圈匝数越少,副线圈电压越高。
(3)进一步分析实验数据,发现副线圈电压总比理论值小,其原因可能是_______(写出一个即可)。
(4)该同学找到了一只标有“220V/9V”的变压器,其上有a、b、c、d四个引出线头,且a、b引线比c、d引线粗,如图(b)所示。使用时,应该把引线_______接交流“220V”(选填“a、b”或“c、d”)。
12. 某同学设计了如图甲所示的实验装置来测量当地的重力加速度。质量未知的小钢球用一根不可伸长的细线与力传感器相连。力传感器能显示出细线上拉力的大小,光电门安装在力传感器的正下方,调整光电门的位置,使小钢球通过光电门时,光电门的激光束正对小钢球的球心。
(1)实验前,用游标卡尺测量小钢球的直径d,如图乙所示,则小钢球的直径______mm。
(2)将小钢球拉到一定的高度处由静止释放,与光电门相连的计时器记录下小钢球通过光电门的时间为t,力传感器测出细线上拉力的最大值为F,则小钢球经过光电门时的速度大小为______(用d、t表示);已知细线长度为L,则小钢球做圆周运动的半径为______(用d、L表示)。
(3)已知实验中空气阻力的影响可忽略,该同学通过改变小钢球由静止释放的高度,测出多组t和F的值,作出图像如图丙所示。图像的斜率为k,纵轴截距为b,则当地的重力加速度为______(用k、b、L、d表示)。若把细线的长度当作小钢球做圆周运动的半径,则重力加速度的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
四、解答题(本题共3小题,共38分。其中13题10分,14题12分,15题16分,解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的,不能得分)
13. 有一台内阻为1Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线的总电阻R=4Ω。全校共22个班,每班有220V40W的灯6盏,若保证全部电灯正常发光,则:
(1)发电机输出功率多大?
(2)发电机的电动势多大?
14. 发电机转子是匝数n=100,边长L=20cm的正方形线圈,其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad/s)的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r=1Ω,外电路电阻R=99Ω。(π=3.14)试求:
(1)写出交变电流瞬时值表达式;
(2)外电阻上消耗的功率;
(3)从计时开始,线圈转过90过程中,通过外电阻的电荷量是多少?
15. 简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=- kx的回复力作用下,物体离开平衡位置的位移x与时间t遵循规律的运动。
(1)如图所示,半径为R的圆盘边缘有一钉子B,在水平光线下,圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P,以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘,角速度为ω,请证明影子P点的运动是简谐运动。(可自行设定所需要的物理量)
(2)如图所示,一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧下端固定于地面,上端与一质量为m的小球A相连,小球A静止于O点。另一质量为2m的小球B从距A高为的P点由静止开始下落,与A发生碰撞瞬间粘在一起开始向下运动。两球均可视为质点,在运动过程中,弹簧的形变在弹性限度内,当其形变量为x时,弹性势能为。(已知弹簧振子的周期,其中M为振子的总质量。不计空气阻力,重力加速度为g)。求:
a.小球A被碰后向下运动离O点的最大距离;
b.小球B从刚碰到A开始,到第一次运动到最低点所用的时间t。
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