内容正文:
高二物理第三轮测试
一 、单选题 (本大题共8小题,共24.0分)
1. 下列关于电磁波、电磁场、传感器的说法正确的是( )
A. 室内无线网络的本质就是电磁波,需要靠空气作为介质传播
B. 变化的磁场可以产生电场,而变化的电场不能产生磁场
C. 霍尔元件是一种将磁信号转化成电信号的传感器
D. 电磁波的频率越大,其传播的速度就越快
【答案】C
【解析】
【详解】A.室内无线网络本质是电磁波,但电磁波传播不需要介质,可在真空中传播,故A错误;
B.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可产生电场,变化的电场也能产生磁场,故B错误;
C.霍尔元件利用霍尔效应,将磁信号转化为电信号,故C正确;
D.电磁波在真空中的传播速度恒为光速,与频率无关;在介质中,电磁波的传播速度由介质的性质决定,其速度与频率的关系并非频率越大速度越快,故D错误。
故选C。
2. 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图甲、乙所示的图样,则下列说法错误的是( )
A. 图甲属于圆孔衍射
B. 图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C. 不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D. 发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到了障碍物的影子里
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射,乙图是光线照射到圆板后的衍射图样,即图乙为著名的“泊松亮斑,故A正确;
B.乙图的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,但泊松认为这是非常荒谬的,后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑,故B错误;
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的,故C正确;
D.发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到障碍物的影子里,故D正确。
本题选择错误的,故选B。
3. 如图所示,水平空心光滑绝缘管上套一线圈,虚线为线圈的中心轴线。线圈外侧放有一小磁针,通电稳定时,小磁针的N极指向右侧,P点为中心轴线上的一点。忽略地磁场的影响,下列说法正确的是( )
A. 通电瞬间,线圈沿着轴线方向有收缩趋势
B. 电流自b端流入,从a端流出
C. P处磁场方向沿轴线向右
D. 一电子自左侧沿中心轴线进入绝缘管后,将做匀减速直线运动
【答案】A
【解析】
【详解】A.通电瞬间,相邻的线圈间有同向电流,它们彼此之间有相互吸引的安培力,则线圈沿着轴线方向有收缩趋势,故A正确;
C.小磁针的N极指向右侧表示通电螺旋管上方的磁场方向向右,螺旋管内部的磁场方向向左,即P处磁场方向沿轴线向左,故C错误;
B.通电螺旋管左侧相当于磁铁的N极,由安培定则可知电流自a端流入,从b端流出,故B错误;
D.通电螺旋管内部的磁感应强度方向水平向左,电子自左侧沿中心轴线进入,因速度的方向与磁感应强度方向平行,则电子不受洛伦兹力,将做匀速直线运动,故D错误。
故选A。
4. A、B、C、D是以AD为直径的半圆弧上的四个点,O为半圆弧的圆心,。在A、D处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,此时O点的磁感应强度大小为B0。若将A、D处的长直导线分别移至B、C处,则此时O点的磁感应强度大小为( )
A. B0 B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设长直导线在O点的磁感应强度大小为B,根据安培定则和叠加原理
解得
故选D。
5. 图甲是洛伦兹力演示仪。图乙是演示仪结构图,玻璃泡内充有稀薄的气体,由电子枪发射电子束,在电子束通过时能够显示电子的径迹。图丙是励磁线圈的原理图,两线圈之间产生近似匀强磁场,线圈中电流越大磁场越强,磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。若电子枪垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形。关于电子束的轨道半径,下列说法正确的是( )
A. 只增大电子枪的加速电压,轨道半径变小
B. 只增大励磁线圈中的电流,轨道半径变大
C. 同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈中的电流,轨道半径一定变小
D. 增大电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中的电流,轨道半径一定变大
【答案】D
【解析】
【详解】电子被加速电场加速,由动能定理可得
粒子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,则有
联立解得
A.只增大电子枪的加速电压,轨道半径变大,故A错误;
B.只增大励磁线圈中的电流,磁感应强度B增大,轨道半径变小,故B错误;
C.同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈中的电流,则和B同时增大,轨道半径可能变小,可能变大,也可能不变,故C错误;
D.增大电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中的电流,即增大电压U的同时,减小磁感应强度B,则轨道半径一定变大,故D正确。
故选D。
6. 某鱼漂重为G,如图甲所示。O、M、N为鱼漂上的三个点,M、N关于O对称。当鱼漂静止时水位恰好位于O点。用手将鱼漂往下压至M点后放手。假设水面静止,鱼漂在M、N间横截面积不变,不考虑水流阻力。下列说法正确的是( )
A. 鱼漂恰好能回升至点O过水面
B. 鱼漂上升过程中还有一个位置加速度与刚放手时相同
C. 若点M到达水面时浮力为,则整个上升过程中浮力最小为
D. 点O过水面时,鱼漂的速度、加速度方向均向上
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知,当鱼漂静止时,水面恰好过O点,由平衡条件有
取向下为正方向,鱼漂向下运动时,鱼漂的合力为
整理可得
可知,鱼漂的上下运动是简谐运动。
A.因为鱼漂的上下运动是简谐运动,所以鱼漂恰好能回升至点N过水面,故A错误;
B.鱼漂上升过程中不断减少,鱼漂的合力大小不断减少,所以没有一个位置加速度与刚放手时相同,故B错误;
C.若点M到达水面时浮力为,即此时合力大小为
因为鱼漂的上下运动是简谐运动,所以鱼漂在N点的合力大小跟在M点合力大小相等。所以在N点受到的浮力大小为
而N点是鱼漂在整个上升过程中受到浮力最小的位置,故C正确;
D.点O是鱼漂做简谐运动的平衡位置,所以点O过水面时,鱼漂的速度最大,方向向上。但加速度为0。故D错误。
故选C。
7. 如图所示,间距的平行导轨固定在水平绝缘桌面上,左端与电动势,内阻的电源连接,电路中定值电阻。质量,连入电路电阻的导体棒垂直放在导轨上,整个装置处于匀强磁场中,磁场磁感应强度大小为2T,方向与导体棒垂直且与水平面的夹角斜向右上方。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数,导轨电阻不计,导体棒与导轨接触良好,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取。闭合开关瞬间( )
A. 导体棒受到的安培力大小为2N B. 导体棒对导轨的压力大小为4.5N
C. 导体棒受到的摩擦力大小为1.75N D. 导体棒的加速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.闭合开关后回路的电流
导体棒受到的安培力大小为
选项A错误;
B.导体棒对导轨的压力大小为
故B错误;
C.导体棒受最大静摩擦力为
导体棒受到的安培力的水平分量为
可知导体棒将向右滑动,所受的摩擦力为
选项C正确;
D.导体棒的加速度大小为
选项D错误。
故选C。
8. 某同学设计了一个光学实验来研究光的折射现象,如图所示,为等边三棱镜,为边的中点,面镀有一层银,构成一个反射面,用激光笔发出的红光垂直于边从点射入三棱镜,经折射、反射,刚好照射在边的中点,并在三棱镜上方平行于边的光屏上形成一个亮点。下列说法正确的是( )
A. 当将光屏上下平行移动时,亮点的位置会相对于光屏移动
B. 三棱镜对红光的折射率为
C. 若仅将红光变成蓝光,则光点相对于光屏左移
D. 若仅将红光变成蓝光,则蓝光可能在面上发生全反射
【答案】C
【解析】
【详解】A.画出光路图
根据对称性及光路可逆结合几何关系可知光由面射出以后垂直于边向上,所以当将光屏上下平行移动时,亮点的位置不会相对于屏移动,A错误;
B.光在面的入射角,折射角
根据折射定律有,B错误;
C.若仅将红光变成蓝光,折射率变大,则折射角变小,作出光路图分析可知光点相对于光屏左移,C正确;
D.若仅将红光变成蓝光,在边上的入射角恒小于临界角,所以不可能发生全反射,D错误。
故选C。
二 、多选题(本大题共4小题,共16.0分)
9. 我国的探月卫星在进入地月转移轨道时,卫星姿势会改变。假设卫星中有一边长为的正方形导线框水平放置,卫星所在位置磁场的磁感应强度大小,方向如图所示,。下列说法正确的是( )
A. 若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,导线框中会产生感应电流
B. 导线框在图示位置时,穿过线框的磁通量为
C. 若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过线框磁通量的变化量大小是
D. 若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过线框磁通量的变化量大小是
【答案】AC
【解析】
【详解】A.以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过导线框的磁通量发生了变化,所以导线框中会产生感应电流,A正确;
B.导线框在图示位置时,穿过线框的磁通量为
B错误;
C.若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过线框磁通量的变化量大小是
C正确;
D.若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过线框磁通量的变化量大小是
D错误。
故选AC。
10. 在如图所示的电路中,R1和R2为定值电阻,R3为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,电压表V1的示数为U1,电压表V2的读数为U2,当R3的滑片向上移动的过程中,电流表A1的读数变化量大小为ΔI1,电流表A2的读数变化量大小为ΔI2,电压表V1的读数变化量大小为ΔU1,电压表V2的读数变化量大小为ΔU2,则( )
A. U1变小,U2变小
B. I1变大,I2变小
C. I1变大,U1变小,变小
D. I2变小,U2变小,不变
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.当R3的滑片向上移动时,接入电路中的阻值减小,回路的总电阻减小,所以干路电流会变大;
根据闭合电路欧姆定律可知,会减小;
会减小;
根据欧姆定律,会变小。故AB正确;
C.根据原理可写出
所以变化量的大小的比值,是不变的,故C错误;
D.根据欧姆定律,可写出
所以变化量的大小的比值,是不变的,故D正确。
故选ABD。
11. 国庆节,某游乐场在确保安全的情况下燃放烟花。质量的烟花点燃后,在时间内发生第一次爆炸,向下高速喷出少量高压气体(此过程烟花位移可以忽略)。然后被竖直发射到距地面的最高点。在最高点时剩余火药在极短时间内发生第二次爆炸,烟花被炸成两部分,其中质量为的部分以的速度向东水平飞出,不计空气阻力和火药的质量,g取。 则( )
A. 第一次火药爆炸,烟花动量变化量的大小为
B. 第一次火药爆炸过程中高压气体对烟花平均作用力大小为603N
C. 第二次火药爆炸过程有180J的化学能转化为机械能
D. 第二次火药爆炸后两部分烟花落地点间距为120m
【答案】BD
【解析】
【详解】A.第一次火药爆炸后,设烟花的速度为v,则有
解得
烟花动量变化量的大小为
故A项错误;
B.第一次火药爆炸过程对烟花应用动量定理有
解得高压气体对烟花平均作用力大小为
故B项正确;
C.第二次爆炸,水平方向动量守恒,有
解得
所以另一部分烟花的速度大小为40m/s,方向水平向西,转化为机械能的化学能
故C项错误;
D.两部分下落均做自由落体运动,有
两部分烟花水平方向为匀速直线运动,且运动方向相反,根据相对运动。其两部分落地点间距为
故D项正确。
故选BD。
12. 如图所示,倾角θ=37°的光滑斜面,底部固定有挡板,一根轻质弹簧两端分别拴接P、Q两个木块,Q放置在挡板上,P处于静止状态。现用一沿斜面向下的外力将木块P缓慢压到某位置,然后撤去外力,木块P向上运动,木块Q恰好未离开挡板。已知木块P、Q的质量分别为2m和m,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,忽略空气阻力,弹簧始终处于弹性限度内,弹簧的弹性势能(k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量),,,下列说法正确的是( )
A. 木块P的最大加速度为0.9g
B. 木块Q对挡板的最大压力为9mg
C. 外力对木块P做的功为
D. 木块P的最大速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.开始时,木块P处于平衡状态,有
解得
当木块P运动至最高点时,木块Q恰好未离开挡板,对木块Q,有
解得
分析可知木块P做简谐振动,木块P在最高点时加速度最大,由牛顿第二定律有
解得,故A正确;
B.木块P在最低点时,有
解得
此时木块Q对挡板的压力最大,有,故B错误;
C.木块P从平衡位置到最低点过程,由能量守恒定律有
解得,故C错误;
D.木块P从开始到第一次回到平衡位置,由能量守恒定律有
解得,故D正确。
故选AD。
三 、实验题 (本大题共2小题,共14.0分)
13. 某学习小组探究一标有“3V,1.5W”小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如下:
A.电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω)
B.直流电流表(0~0.6A,内阻约为0.125Ω)
C.直流电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.直流电压表(0~15V内阻约15kΩ)
E.滑动变阻器(10Ω,5A)
F.滑动变阻器(1kΩ,300mA)
G.开关、导线若干
(1)本实验中电压表选用________(选填“C”或“D”),滑动变阻器应选用________(选填“E”或“F”)。
(2)请在图甲虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图________。
(3)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为________A。
(4)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,将这个小电珠与阻值为9Ω的定值电阻R0串联,接到电动势为4V、内阻为1Ω的电源两端,这个小电珠的实际功率为________W。(保留两位有效数字)
【答案】 ①. C ②. E ③. ④. 0.44 ⑤. 0.30
【解析】
【详解】(1)[1][2]由题意知,小电珠的额定电压为3V,故电压表选择3V量程的C;该实验中电流需从零开始测量多组,故滑动变阻器需采用分压式接法,为调节方便,滑动变阻器选择阻值小额定电流大的E;
(2)[3]小电珠内阻较小,测量电路用外接法,滑动变阻器用分压式,所以电路图如图所示;
(3)[4]电流表量程为0.6A,最小分度值为0.02A,可知图中电表的读数为0.44A;
(4)[5]根据闭合电路的欧姆定律
E=U+I(r+R0)
整理得
U=-10I+4
在小电珠伏安特性曲线的同一坐标内画出该回路的U-I图线,其与伏安特性曲线的交点坐标值即为小电珠实际的电压和电流,如图所示
小电珠在该闭合回路中电压U=1.0V,电流I=0.3A,实际功率
P=UI=0.30W
14. 为研究碰撞中的动量守恒,物理兴趣小组同学用如图甲所示的装置,通过A、B两刚性小球的碰撞来验证动量守恒定律。如图所示,先让入射小球A从倾斜轨道某固定卡槽位置由静止释放,从水平轨道抛出后撞击竖直挡板;再把被撞小球B静置于水平轨道末端,将入射小球A仍从原位置由静止释放,两球发生正碰后各自飞出撞击竖直挡板,多次重复上述步骤,小球平均落点位置分别为图中N'、P'、M',各落点对应的竖直高度如图所示。
(1)关于实验,下列说法正确的是______。
A. 轨道必须光滑且末端水平
B. A的质量可以小于B的质量
C. A球每次必须从同一位置由静止释放
D. A球的直径可以大于B球的直径
(2)实验测得小球A的质量为m1,被碰撞小球B的质量为m2,若要验证动量守恒,还需测量的物理量有______。
A. 斜槽末端到木条的水平距离x
B. 小球A释放点到桌面的高度H
C. 图中B'N'、B'P'、B'M'的距离h1、h2、h3
(3)若A、B两球在碰撞中动量守恒,其满足的表达式是______(用上述题目及选项中的字母表示)。
(4)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图乙所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A',小球2向右摆动至最高点测得小球1、2的质量分别为和,三段弦长分别为、、,忽略各种阻力,推导说明、、、、满足______(填选项前的序号)关系即可验证小球1、2组成的系统碰撞前后动量守恒。
A.
B.
C.
【答案】(1)C (2)C
(3) (4)A
【解析】
【小问1详解】
A.实验中小球A每次均从倾斜轨道同一位置静止释放,小球克服轨道摩擦力做功相同,小球A到达倾斜轨道末端速度相同,即倾斜轨道对小球A的摩擦对实验没有影响,轨道是否光滑没有要求,而为了使小球飞出时速度方向水平,实验中,轨道末端必须调至水平,故A错误;
B.为了保证碰后不反弹,A的质量必须大于B的质量,故B错误;
C.为了确保小球A飞出轨道后的初速度大小一定,A球每次必需从倾斜轨道同一位置由静止释放,故C正确;
D.为了确保小球发生对心正碰,A球的直径必需等于B球的直径,故D错误。
故选C。
【小问2详解】
小球做平抛运动,在竖直方向上有
解得平抛运动时间
设轨道末端到木条的水平距离为,则有
解得小球做平抛运动的初速度,,
根据动量守恒定律有
解得
可知,不需要测量末端到木条的水平距离,不需要测量小球A释放点到桌面的高度H,需要测量距离h1、h2、h3。
故选C。
【小问3详解】
结合上述可知,若A、B两球在碰撞中动量守恒,其满足的表达式是
【小问4详解】
设碰撞后小球摆动的最大位移大小为,摆动位移与竖直方向夹角为,球心到悬挂点的距离为,对心碰撞后的摆动过程由动能定理可得
由几何关系可得
整理两式可得
可知
取向右为正,若碰撞过程动量守恒,则有
解得
故A正确。
四 、计算题 (本大题共4小题,共46.0分)
15. 如图甲所示,一列简谐横波在x轴上传播,x轴上a、b两点的振动图像如图乙所示,且试求出这列波的波长与波速。
【答案】
【解析】
【详解】若机械波向右传播,则有
解得
则波速为
若机械波向左传播。
解得
则波速为
16. 如图(a)所示,一倾角的足够长的斜面固定在水平地面上,质量的滑块在斜面上足够高的位置由静止释放,并沿斜面向下加速运动。从释放时刻起,用平行斜面向上的拉力F作用在滑块上,拉力F随时间t变化的图像如图(b)所示,2s时滑块速度达到最大。已知重力加速度g取,,。求:
(1)滑块与斜面的动摩擦因数和滑块的最大速度的大小;
(2)经过多长时间滑块到达最低点。
【答案】(1)0.25,;(2)
【解析】
【详解】(1)根据题意可知,时下滑速度最大,则物块合外力为0,由图(b)可知此时
由平衡条件有
代入数据得
从释放到的过程,沿斜面方向由动量定理有
解得
(2)设经过滑块到达最低点,此时滑块速度为0,沿斜面方向由动量定理有
由图像可知
所以时刻
解得
17. 如图所示的空间坐标系中,在处有一平行yOz平面的边长为L的正方形收集板abcd,其中心O′在x轴上,在O处有一粒子发射源,可在yOz平面向各个方向发射速率均为的电子。空间存在着沿x轴负方向的匀强电场,可使所有电子打在收集板上。已知电子的比荷为k,不计电子重力及电子之间的相互作用力。
(1)求该电场电场强度的最小值E;
(2)求电子到达收集板的最小速率v;
(3)在满足(1)的条件下,若增加一沿x轴负方向的匀强磁场,使得所有电子都汇聚在O′,求磁感应强度B。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
以从O点沿z轴正方向射出的电子为例,电子到达收集板bc边的中点时,对应电场强度为最小值,电子的加速度
由类平抛运动的规律得,
又有比荷
解得
【小问2详解】
根据题意,由动能定理可得
解得
【小问3详解】
增加一个沿x轴负方向的磁场后,仍以沿z轴正方向射入的电子为例,运动轨迹如图所示
由洛伦兹力提供向心力可得
周期
从侧面abcd观察,当粒子经历整数个周期T时,重新回到x轴,则应满足
联立可得
18. 如图所示,一轻质弹簧的一端连接在滑块上,另一端与滑块接触但未连接,该系统静置于光滑的水平地面上,现有一质量的滑块从光滑曲面上离地面处由静止开始滑下,光滑曲面与水平地面相切,滑块与发生正碰并粘在一起,并压缩弹簧推动滑块向前运动,经过一段时间,滑块脱离弹簧。已知滑块的质量、滑块的质量,重力加速度大小取,求:
(1)滑块与滑块碰撞结束瞬间的速度大小;
(2)弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能;
(3)整个过程中弹簧对滑块的冲量大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块从光滑曲面上由静止下滑的过程,其机械能守恒,设其滑到曲面底端时的速度为,由机械能守恒定律得
滑块与碰撞的过程,、系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为,取向右为正方向,由动量守恒定律得
联立解得
【小问2详解】
滑块、、速度相等(设速度为)时,被压缩的弹簧弹性势能最大,取向右为正方向,由动量守恒定律得
解得,方向水平向右
弹簧被压缩的过程中,系统机械能守恒,则有
解得弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能
【小问3详解】
被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块脱离弹簧,此时滑块速度达到最大,不再改变,设此时滑块、的速度为,滑块的速度为,取向右为正方向,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
联立解得、,故滑块能获得的最终速度大小为
弹簧对滑块的冲量大小
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高二物理第三轮测试
一 、单选题 (本大题共8小题,共24.0分)
1. 下列关于电磁波、电磁场、传感器的说法正确的是( )
A. 室内无线网络的本质就是电磁波,需要靠空气作为介质传播
B. 变化的磁场可以产生电场,而变化的电场不能产生磁场
C. 霍尔元件是一种将磁信号转化成电信号的传感器
D. 电磁波的频率越大,其传播的速度就越快
2. 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图甲、乙所示的图样,则下列说法错误的是( )
A. 图甲属于圆孔衍射
B. 图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C. 不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D. 发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到了障碍物的影子里
3. 如图所示,水平空心光滑绝缘管上套一线圈,虚线为线圈的中心轴线。线圈外侧放有一小磁针,通电稳定时,小磁针的N极指向右侧,P点为中心轴线上的一点。忽略地磁场的影响,下列说法正确的是( )
A. 通电瞬间,线圈沿着轴线方向有收缩趋势
B. 电流自b端流入,从a端流出
C. P处磁场方向沿轴线向右
D. 一电子自左侧沿中心轴线进入绝缘管后,将做匀减速直线运动
4. A、B、C、D是以AD为直径的半圆弧上的四个点,O为半圆弧的圆心,。在A、D处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,此时O点的磁感应强度大小为B0。若将A、D处的长直导线分别移至B、C处,则此时O点的磁感应强度大小为( )
A. B0 B. C. D.
5. 图甲是洛伦兹力演示仪。图乙是演示仪结构图,玻璃泡内充有稀薄的气体,由电子枪发射电子束,在电子束通过时能够显示电子的径迹。图丙是励磁线圈的原理图,两线圈之间产生近似匀强磁场,线圈中电流越大磁场越强,磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。若电子枪垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形。关于电子束的轨道半径,下列说法正确的是( )
A. 只增大电子枪的加速电压,轨道半径变小
B. 只增大励磁线圈中的电流,轨道半径变大
C. 同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈中的电流,轨道半径一定变小
D. 增大电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中的电流,轨道半径一定变大
6. 某鱼漂重为G,如图甲所示。O、M、N为鱼漂上的三个点,M、N关于O对称。当鱼漂静止时水位恰好位于O点。用手将鱼漂往下压至M点后放手。假设水面静止,鱼漂在M、N间横截面积不变,不考虑水流阻力。下列说法正确的是( )
A. 鱼漂恰好能回升至点O过水面
B. 鱼漂上升过程中还有一个位置加速度与刚放手时相同
C. 若点M到达水面时浮力为,则整个上升过程中浮力最小为
D. 点O过水面时,鱼漂的速度、加速度方向均向上
7. 如图所示,间距的平行导轨固定在水平绝缘桌面上,左端与电动势,内阻的电源连接,电路中定值电阻。质量,连入电路电阻的导体棒垂直放在导轨上,整个装置处于匀强磁场中,磁场磁感应强度大小为2T,方向与导体棒垂直且与水平面的夹角斜向右上方。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数,导轨电阻不计,导体棒与导轨接触良好,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取。闭合开关瞬间( )
A. 导体棒受到的安培力大小为2N B. 导体棒对导轨的压力大小为4.5N
C. 导体棒受到的摩擦力大小为1.75N D. 导体棒的加速度大小为
8. 某同学设计了一个光学实验来研究光的折射现象,如图所示,为等边三棱镜,为边的中点,面镀有一层银,构成一个反射面,用激光笔发出的红光垂直于边从点射入三棱镜,经折射、反射,刚好照射在边的中点,并在三棱镜上方平行于边的光屏上形成一个亮点。下列说法正确的是( )
A. 当将光屏上下平行移动时,亮点的位置会相对于光屏移动
B. 三棱镜对红光的折射率为
C. 若仅将红光变成蓝光,则光点相对于光屏左移
D. 若仅将红光变成蓝光,则蓝光可能在面上发生全反射
二 、多选题(本大题共4小题,共16.0分)
9. 我国的探月卫星在进入地月转移轨道时,卫星姿势会改变。假设卫星中有一边长为的正方形导线框水平放置,卫星所在位置磁场的磁感应强度大小,方向如图所示,。下列说法正确的是( )
A. 若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,导线框中会产生感应电流
B. 导线框在图示位置时,穿过线框的磁通量为
C. 若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过线框磁通量的变化量大小是
D. 若以边为轴,导线框从水平位置向下转至竖直位置过程中,穿过线框磁通量的变化量大小是
10. 在如图所示的电路中,R1和R2为定值电阻,R3为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,电压表V1的示数为U1,电压表V2的读数为U2,当R3的滑片向上移动的过程中,电流表A1的读数变化量大小为ΔI1,电流表A2的读数变化量大小为ΔI2,电压表V1的读数变化量大小为ΔU1,电压表V2的读数变化量大小为ΔU2,则( )
A. U1变小,U2变小
B. I1变大,I2变小
C. I1变大,U1变小,变小
D. I2变小,U2变小,不变
11. 国庆节,某游乐场在确保安全的情况下燃放烟花。质量的烟花点燃后,在时间内发生第一次爆炸,向下高速喷出少量高压气体(此过程烟花位移可以忽略)。然后被竖直发射到距地面的最高点。在最高点时剩余火药在极短时间内发生第二次爆炸,烟花被炸成两部分,其中质量为的部分以的速度向东水平飞出,不计空气阻力和火药的质量,g取。 则( )
A. 第一次火药爆炸,烟花动量变化量的大小为
B. 第一次火药爆炸过程中高压气体对烟花平均作用力大小为603N
C. 第二次火药爆炸过程有180J的化学能转化为机械能
D. 第二次火药爆炸后两部分烟花落地点间距为120m
12. 如图所示,倾角θ=37°的光滑斜面,底部固定有挡板,一根轻质弹簧两端分别拴接P、Q两个木块,Q放置在挡板上,P处于静止状态。现用一沿斜面向下的外力将木块P缓慢压到某位置,然后撤去外力,木块P向上运动,木块Q恰好未离开挡板。已知木块P、Q的质量分别为2m和m,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,忽略空气阻力,弹簧始终处于弹性限度内,弹簧的弹性势能(k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量),,,下列说法正确的是( )
A. 木块P的最大加速度为0.9g
B. 木块Q对挡板的最大压力为9mg
C. 外力对木块P做的功为
D. 木块P的最大速度为
三 、实验题 (本大题共2小题,共14.0分)
13. 某学习小组探究一标有“3V,1.5W”小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如下:
A.电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω)
B.直流电流表(0~0.6A,内阻约为0.125Ω)
C.直流电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.直流电压表(0~15V内阻约15kΩ)
E.滑动变阻器(10Ω,5A)
F.滑动变阻器(1kΩ,300mA)
G.开关、导线若干
(1)本实验中电压表选用________(选填“C”或“D”),滑动变阻器应选用________(选填“E”或“F”)。
(2)请在图甲虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图________。
(3)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为________A。
(4)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,将这个小电珠与阻值为9Ω的定值电阻R0串联,接到电动势为4V、内阻为1Ω的电源两端,这个小电珠的实际功率为________W。(保留两位有效数字)
14. 为研究碰撞中的动量守恒,物理兴趣小组同学用如图甲所示的装置,通过A、B两刚性小球的碰撞来验证动量守恒定律。如图所示,先让入射小球A从倾斜轨道某固定卡槽位置由静止释放,从水平轨道抛出后撞击竖直挡板;再把被撞小球B静置于水平轨道末端,将入射小球A仍从原位置由静止释放,两球发生正碰后各自飞出撞击竖直挡板,多次重复上述步骤,小球平均落点位置分别为图中N'、P'、M',各落点对应的竖直高度如图所示。
(1)关于实验,下列说法正确的是______。
A. 轨道必须光滑且末端水平
B. A的质量可以小于B的质量
C. A球每次必须从同一位置由静止释放
D. A球的直径可以大于B球的直径
(2)实验测得小球A的质量为m1,被碰撞小球B的质量为m2,若要验证动量守恒,还需测量的物理量有______。
A. 斜槽末端到木条的水平距离x
B. 小球A释放点到桌面的高度H
C. 图中B'N'、B'P'、B'M'的距离h1、h2、h3
(3)若A、B两球在碰撞中动量守恒,其满足的表达式是______(用上述题目及选项中的字母表示)。
(4)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图乙所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A',小球2向右摆动至最高点测得小球1、2的质量分别为和,三段弦长分别为、、,忽略各种阻力,推导说明、、、、满足______(填选项前的序号)关系即可验证小球1、2组成的系统碰撞前后动量守恒。
A.
B.
C.
四 、计算题 (本大题共4小题,共46.0分)
15. 如图甲所示,一列简谐横波在x轴上传播,x轴上a、b两点的振动图像如图乙所示,且试求出这列波的波长与波速。
16. 如图(a)所示,一倾角的足够长的斜面固定在水平地面上,质量的滑块在斜面上足够高的位置由静止释放,并沿斜面向下加速运动。从释放时刻起,用平行斜面向上的拉力F作用在滑块上,拉力F随时间t变化的图像如图(b)所示,2s时滑块速度达到最大。已知重力加速度g取,,。求:
(1)滑块与斜面的动摩擦因数和滑块的最大速度的大小;
(2)经过多长时间滑块到达最低点。
17. 如图所示的空间坐标系中,在处有一平行yOz平面的边长为L的正方形收集板abcd,其中心O′在x轴上,在O处有一粒子发射源,可在yOz平面向各个方向发射速率均为的电子。空间存在着沿x轴负方向的匀强电场,可使所有电子打在收集板上。已知电子的比荷为k,不计电子重力及电子之间的相互作用力。
(1)求该电场电场强度的最小值E;
(2)求电子到达收集板的最小速率v;
(3)在满足(1)的条件下,若增加一沿x轴负方向的匀强磁场,使得所有电子都汇聚在O′,求磁感应强度B。
18. 如图所示,一轻质弹簧的一端连接在滑块上,另一端与滑块接触但未连接,该系统静置于光滑的水平地面上,现有一质量的滑块从光滑曲面上离地面处由静止开始滑下,光滑曲面与水平地面相切,滑块与发生正碰并粘在一起,并压缩弹簧推动滑块向前运动,经过一段时间,滑块脱离弹簧。已知滑块的质量、滑块的质量,重力加速度大小取,求:
(1)滑块与滑块碰撞结束瞬间的速度大小;
(2)弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能;
(3)整个过程中弹簧对滑块的冲量大小。
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