内容正文:
树德中学高2023级高三下学期4月阶段性考试
物理试题
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. 我们仰望星空,处处闪烁着智慧的光芒。伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、波尔等物理大师的名字铭记在心。学习自然科学,不仅需要方法论,还需要一些世界观;不仅仅需要数学,还需要一些哲学。正如王安石在《读史》中所写的那样:“糟粕所传非粹美,丹青难写是精神”。下列关于物理学发展说法不正确的是( )
A. 伽利略通过逻辑推理,首先指出亚里士多德对落体认识的问题,然后得出重物与轻物应该下落得同样快的结论,他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的。
B. JJ·汤姆逊发现电子,是物理学史上的重要事件,人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也有结构。
C. 切尔诺贝利核电站的核子反应堆事故正是人类核电发展中利用轻核聚变的巨大失败。
D. 法拉第提出了电场线的概念,正是“以无形造有形,以有形载无形”哲学思想的体现。
【答案】C
【解析】
【详解】A.伽利略通过逻辑推理,首先指出亚里士多德对落体认识的问题,然后得出重物与轻物应该下落得同样快的结论,他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的,故A正确,不符合题意;
B.JJ·汤姆逊发现电子,是物理学史上的重要事件,人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也有结构,故B正确,不符合题意;
C.切尔诺贝利核电站的核子反应堆事故是人类核电发展中利用重核裂变的巨大失败,故C错误,符合题意;
D.法拉第提出了电场线的概念,正是“以无形造有形,以有形载无形”哲学思想的体现,故D正确,不符合题意。
故选C。
2. 如图所示,A、B两个带电小球用绕过定滑轮的绝缘细线连接,A球与竖直光滑绝缘墙壁接触,A与滑轮间的细线竖直,A、B两球均处于静止状态,给A球施加一个力,使A球缓慢下移,A、B两球带电量保持不变,不计球和定滑轮的大小,在A球缓慢移动的过程中,则细线上的拉力( )
A. 一直变小 B. 先变大后变小 C. 一直变大 D. 先变小后变大
【答案】A
【解析】
【详解】设A到滑轮的细线长为d,B到滑轮的细线长为L,在A向下运动过程中,d变大,L变小,对小球B研究,设细线拉力为F,小球B的重力为G,根据力的平衡,结合相似三角形可得
得到
由此判断,F一直在变小,故A正确,BCD错误。
故选A。
3. 宇宙中有一孤立星系,中心天体周围有三颗行星,如图所示。中心天体质量远大于行星质量,不考虑行星之间的万有引力,三颗行星的运动轨道中,有两个为圆轨道,半径分别为、,一个为椭圆轨道,半长轴为a,。在时间内,行星Ⅱ、行星Ⅲ与中心天体连线扫过的面积分别为、。行星Ⅰ的速率为,行星Ⅱ在B点的速率为,行星Ⅱ在E点的速率为,行星Ⅲ的速率为,下列说法不正确的是( )
A.
B. 行星Ⅱ与行星III的运行周期不相等
C. 行星Ⅱ与行星Ⅲ在P点时的加速度大小相等
D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据题意可知,行星Ⅱ椭圆轨道的半长轴与行星Ⅲ的轨道半径相等,由开普勒第三定律可得,行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期相等,令等于一个周期,它们与中心天体连线扫过的面积为椭圆面积和圆面积,由于行星Ⅱ椭圆轨道的半长轴与行星Ⅲ的轨道半径相等,则椭圆面积小于圆面积,即,故A正确,B错误;
C.根据牛顿第二定律有,可知,行星Ⅱ与行星Ⅲ在P点时加速度相等,故C正确;
D.根据万有引力提供向心力有
可得
设行星在E点绕中心天体匀速圆周运动所需的速度,则有
行星从Ⅰ到Ⅱ的过程中,做离心运动,则需在B点点火加速,则
若行星从轨道Ⅱ椭圆轨道到E点开始做圆周运动,则需在E点点火加速,即
则有
故D正确。
故选B。
4. 电子的双缝干涉实验曾被物理学家们评选为“十大最美物理实验”。如图所示,从相干电子辐射源射出的电子束经过两个靠得很近的双缝后,在显微镜的光屏上出现了干涉条纹。已知光屏上第3级亮纹到狭缝s1和s2的距离分别为l1和l2,电子的质量为m,真空中光速为c,普朗克常量为h,不考虑相对论效应。则从相干电子辐射源射出的单个电子的( )
A. 物质波波长为
B. 动量大小为
C. 动能大小为
D. 动能大小为
【答案】B
【解析】
【详解】设跟电子对应物质波的波长为,对第3级亮纹有
其中,得
根据
可得对应的动量为
动能大小为
故选B。
5. 某节水喷灌系统如图所示,水以的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220V,输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,则( )
A. 每秒水泵对水做功为75J
B. 每秒水泵对水做功为225J
C. 水泵输入功率为440W
D. 电动机线圈的电阻为10
【答案】D
【解析】
【详解】AB.每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能,则每秒水泵对水做功为
故AB错误;
C.水泵的输出能量转化为水的机械能,则
而水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,则
故C错误;
D.电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率,则电动机的机械功率为
而电动机的电功率为
由能量守恒可知
联立解得
故D正确;
故选D。
6. 如图所示,在竖直y轴上固定两个点电荷,电荷量为+Q的点电荷在处、电荷量m为的点电荷在处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放,经过A点后,刚能到达最低点B。以处为电势能零点、重力势能零点,小球可视为点电荷,小球在此运动过程中的重力势能Ep1、机械能、动能Ek及电势能Ep2随变化的图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.处为重力势能零点,则在处重力势能为0,重力势能变化与下落高度成线性关系,故A错误;
BD.设正电荷Q的正上方x处电场强度为0,则
解得
即A点场强为0;机械能的变化对应电场力做功,结合图可知,点上方场强方向向下,A点到正电荷场强方向向上。则小球从O点到B点,电场力先做正功后做负功,机械能先增大后减小,电势能先减小后增加并且在处为零,故D错误,B正确;
C.小球初末速度为0,中间过程不为0,所以动能先增加后减小。分析可知,则动能最大的位置在下方不在处,故C错误。
故选B。
7. 如图所示半径为R的虚线圆内,存在垂直纸面向里感应强度大小为()的有界匀强磁场。变化的磁场在空间产生感生电场,电场线为一系列以O为圆心的同心圆,在同一电场线上,电场强度大小相同。长度为2R的导体棒ac与虚线圆交于a、b两点,其中b为ac的中点。则( )
A. a点的电势比b点高
B. b、c两点的电势相等
C. a、b两点间的电动势大小为
D. a、c两点间的电动势大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.磁场,向里增强,由楞次定律,涡旋感生电场为逆时针方向,感生电场沿导体棒的分量沿
非静电力(感生电场)将正电荷推向右端,因此电势,A、B错误;
C.根据法拉第电磁感应定律,构造闭合回路 ,感生电场是同心圆,、为半径,感生电场沿切线方向,因此、上的电动势为0
回路总电动势等于棒的电动势 ,C正确;
D.对段( ,在原点),(到的距离)时感生电场大小,感生电场沿分量
段电动势
因此总电动势 ,D错误。
故选C 。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,有三个斜面1、2、3,斜面1与2底边相同,斜面2与3高度相同,同一物体与三个斜面间的动摩擦因数相同,当一物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时,下列说法正确的是( )
A. 下滑过程中物体损失的机械能ΔE3 > ΔE2 > ΔE1
B. 下滑过程中因摩擦产生的热量Q1 = Q2 < Q3
C. 到达底端时的速度v1 > v3 > v2
D. 到达底端时的速度v1 > v2 > v3
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.设斜面和水平方向夹角为θ,斜面长度为L,则物体下滑过程中克服摩擦力做功为
Lcosθ即为底边长度,由图可知1和2底边相等且小于3的,故摩擦生热关系为
所以损失的机械能
故A错误,B正确;
CD.设物体滑到底端时的速度为v,由动能定理得
根据图中斜面高度和底边长度可知,滑到底边时速度大小关系为
故C错误,D正确。
故选BD。
9. 如图,水平圆盘上放置一个质量为m的小物块,物块通过长为L的轻绳连接到竖直转轴上的定点O,此时轻绳恰好伸直,与转轴成角。现使整个装置绕转轴缓慢加速转动(轻绳不会绕到转轴上),角速度从零开始缓慢增加,直到物块刚好要脱离圆盘。已知物块与圆盘间动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,,。则轻绳的弹力大小和物块受到的摩擦力大小随变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】较小时,绳子无弹力,静摩擦力提供向心力,有
当达到最大静摩擦力时
解得
此时绳子刚好开始产生弹力
继续增大角速度,轻绳弹力增大,静摩擦力减小,最终物块刚好要脱离圆盘,此时摩擦力为0,有
解得
此时
故选AD。
10. 在古代,儿童常喜欢玩一种叫“吹豆”的游戏,儿童用手竖直握住两端开口且中空的秸秆,上端口放一粒黄豆,通过秸秆的下端向上用嘴吹气,从上端口喷出的气流可以将黄豆吹停在端口的正上方。若喷出的气流对豆的冲力F正比于气流相对于豆的速率v,即(为已知恒量);而气流速率随高度增大而减小,关系满足(为气流从上端口喷出速率且不变,为已知恒量,h为离上端口高度),本题黄豆受到的力只考虑冲力和重力,重力加速度为g,以下说法正确的是( )
A. 恰好悬停在上端口处的黄豆的质量为
B. 黄豆被吹停的高度与黄豆的质量成反比
C. 若质量为m的黄豆恰好悬停在上端口,则更换为质量为的黄豆轻放在上端口后,上升的最大高度为
D. 两粒不同的黄豆两次吹停的高度分别为、,且,则它们的质量差为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由于恰好悬停,所以秸秆对黄豆的弹力为0,则
得,故 A正确;
B.悬停时有
解得,故B错误;
C.对于质量为的黄豆,有
对于质量为的黄豆放在端口处有
两式联立解得,方向竖直向上,由于冲力随增大而线性减小,因此黄豆做简谐运动,由对称性可知,在最高点,方向竖直向下,所以在最高点气流速率,即
则,故C正确;
D.对高度为的黄豆有
对高度为的黄豆有:
则,故D错误。
故选AC。
三、实验题
11. A.待测电压表(量程3.0V,内阻不到);
B.标准电压表(量程6.0V,内阻约为);
C.电源E(电动势为6.0V,内阻很小);
D.滑动变阻器R(最大阻值为);
E.定值电阻(阻值为);
F.开关S,导线若干。
(1)当待测电压表的示数为时,标准电压表的示数为,改变滑动变阻器滑片位置,经过多次测量,得到多组、的数值,以为纵坐标,为横坐标,画出的图像是斜率为2.25的直线,则待测电压表的内阻__________(结果保留2位有效数字)
(2)把待测电压表改装成量程为15V的电压表,需要__________(填“串”或“并”)联一个阻值__________的定值电阻。(结果保留2位有效数字)
(3)把改装后的电压表跟标准电压表进行校对,发现改装后的电压表示数总是比标准电压表示数小,说明在改装电压表时选用的定值电阻的阻值__________(填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)1.2 (2) ①. 串 ②. 4.8
(3)偏大
【解析】
【小问1详解】
由电路结构,结合电路欧姆定律可知
以为纵坐标,为横坐标,画出的图像是斜率为
解得待测电压表的内阻
【小问2详解】
[1][2]根据串联分压的关系,可知把待测电压表改装成量程为15V的电压表需要串联的定值电阻阻值为
【小问3详解】
改装的电压表与标准电压表进行核对,两表是并联连接,发现改装后的电压表读数总是比标准电压表小,说明改装后的电压表通过的电流偏小,根据并联电路电流的分配与电阻成反比可知,改装表串联的电阻阻值偏大。
12. 为探究平抛运动的特点,某小组同学设计了如下图所示的实验:
A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸,将其竖直紧靠斜槽轨道末端槽口,保持板面与轨道末端的水平段垂直
B.使小球从斜槽上由静止滚下,小球撞击挡板留下点迹
C.将木板保持竖直沿水平方向向右平移一段距离,固定木板
D.先后使小球从斜槽上由高到低不同的6个位置由静止滚下,小球水平飞出后分别撞击木板留下点迹
E.以点迹为坐标原点,竖直向下建立坐标轴,各点迹的坐标值从上到下依次分别为、、、、、。请回答下列问题:
(1)关于该实验,下列说法正确的是_____;
A. 斜槽轨道必须尽可能光滑
B. 小球初速度越大,对应的值越大
C. 小球在斜槽上由静止释放的位置越高,平抛运动的时间越短
(2)用游标卡尺测量小球直径,如图所示,则小球直径为_____;
(3)已知当地的重力加速度为,利用轴上的6组数据,结合值、值可分别算得小球6次平抛运动的水平初速度。对应的水平初速度可表示为_____(用、、、表示);
(4)请分析:若轨道支架足够高,挡板足够长,小球撞击挡板的速度最小时,对应的值为_____(用、表示)。
【答案】(1)C (2)6.70
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
A.为了让小球平抛运动的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽轨道不一定需要光滑,故A错误;
B.小球初速度越大,在水平方向上
小球在水平方向上的位移相同,即运动时间越短,在竖直方向上
所以对应的y值越小,故B错误;
C.小球在斜槽上由静止释放的位置越高,平抛的初速度越大,根据B选项分析可知,平抛时间越短,故C正确。
故选C。
【小问2详解】
由图可知,小球的直径为
【小问3详解】
小球在水平方向上
在竖直方向上
解得
【小问4详解】
小球在水平方向上
在竖直方向上
则小球的速度为
有数学知识可知,当时小球的速度v最小,此时小球运动时间为
则对应的y值为
四、计算题(共40分)
13. 湖面上一点O上下振动,振幅为0.2 m,以O点为圆心形成圆形水波,如图所示,A、B、O三点在一条直线上,OA间距离为4.0 m,OB间距离为2.4 m。某时刻O点处在波峰位置,观察发现2 s后此波峰传到A点,此时O点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰。将水波近似为简谐波。
(1)求此水波的传播速度、周期和波长。
(2)以O点处在波峰位置为0时刻,某同学打算根据OB间距离与波长的关系,确定B点在0时刻的振动情况,画出B点的振动图像。你认为该同学的思路是否可行?若可行,画出B点振动图像,若不可行,请给出正确思路并画出B点的振动图像。
【答案】(1)2m/s;1.6s;3.2 m (2)
【解析】
【详解】(1)波速
由题意可知OA间相距个波长,则
△t=T
可得周期为
T=1.6s
则波长
λ=vT=3.2m
该水波的传播速度为2m/s,周期为1.6s,波长为3.2m;
(2)OB相距2.4m=λ,故O在波峰处时,B在平衡位置向下振动;画出此后B的振动图像如图;故可行。
14. 如图,在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内有场强大小均为的匀强电场,第一象限沿轴负方向,第二象限沿轴负方向,在区域有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。第一象限内有一段线状粒子源,能无初速度释放质量均为,电荷量为的粒子。、两点的横坐标分别为,。所有粒子均能经过轴上一点后进入磁场区域,从点释放的粒子第二次经过轴时恰好通过原点。在轴上放置一块粒子收集板,收集经磁场运动后返回轴的粒子,不计粒子重力。
(1)求粒子源满足的方程;
(2)求匀强磁场的磁感应强度;
(3)为了能收集所有粒子,求粒子收集板沿轴的最小长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设粒子源上某点处释放的粒子垂直于y轴进入第二象限时速度为, 有
进入第二象限后做类平抛运动经时间经过点,则 , ,
得
【小问2详解】
由(1)知点的坐标为,设粒子进入磁场时速度为,与轴负方向成角。
则水平分速度满足
竖直分速度满足, ,
得,
设该粒子在磁场中轨道半径为,则 ,
解得
【小问3详解】
若从粒子源AC上处释放的粒子,进入磁场速度为, 水平分速度为, 竖直分速度为,则,
粒子进入磁场时速度与轴负方向成角,在磁场中的轨道半径为,
解得
设轨迹圆与轴相交的弦长为,则,,
解得
当时,取得最小值
故粒子收集板的最小长度
解得
15. 如图所示,光滑的水平地面上放置一四分之一光滑圆弧槽,其质量为,半径为,O点为圆弧槽的圆心,OA为圆弧槽的水平半径;另有一小球(可视为质点),质量为,电荷量为,用长为的轻质细线(不可伸长)悬挂在固定点C,C点为OA的中点,现把小球拉到A点并给其一竖直向下的初速度,不计空气阻力,运动过程中小球带电荷量始终不变,重力加速度g取。
(1)从小球开始运动到与圆弧槽分离的时间内,圆弧槽向左运动的距离;
(2)小球与圆弧槽分离后要使小球在竖直平面内运动且细线始终绷紧,应满足什么条件?
(3)如果,当小球离开圆弧槽后上升到最高点时立即在该空间加上水平向左的电场强度,则小球第二次到达最低点时细线张力为多少?(结果可带根号)
【答案】(1)0.1m
(2)或者
(3)
【解析】
【小问1详解】
以小球和圆弧槽整体为研究对象,水平方向动量守恒,类比人船模型有
联立解得
【小问2详解】
小球与圆弧槽分离时小球正好在悬点C的正下方R处,分离时圆弧槽与小球的速率分别为和,由水平方向动量守恒和能量守恒有
联立解得
①如果小球恰运动到与圆心等高位置则有
解得
②如果小球恰能做完整的圆周运动则有
联立解得
则要使小球在竖直平面内运动且细线始终绷紧,的要求是或。
【小问3详解】
由受力分析知小球先做初速为零的匀加速直线运动,后做圆心为C的圆周运动
后做圆周运动有
在最低点
联立解得
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树德中学高2023级高三下学期4月阶段性考试
物理试题
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. 我们仰望星空,处处闪烁着智慧的光芒。伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、波尔等物理大师的名字铭记在心。学习自然科学,不仅需要方法论,还需要一些世界观;不仅仅需要数学,还需要一些哲学。正如王安石在《读史》中所写的那样:“糟粕所传非粹美,丹青难写是精神”。下列关于物理学发展说法不正确的是( )
A. 伽利略通过逻辑推理,首先指出亚里士多德对落体认识的问题,然后得出重物与轻物应该下落得同样快的结论,他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的。
B. JJ·汤姆逊发现电子,是物理学史上的重要事件,人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也有结构。
C. 切尔诺贝利核电站的核子反应堆事故正是人类核电发展中利用轻核聚变的巨大失败。
D. 法拉第提出了电场线的概念,正是“以无形造有形,以有形载无形”哲学思想的体现。
2. 如图所示,A、B两个带电小球用绕过定滑轮的绝缘细线连接,A球与竖直光滑绝缘墙壁接触,A与滑轮间的细线竖直,A、B两球均处于静止状态,给A球施加一个力,使A球缓慢下移,A、B两球带电量保持不变,不计球和定滑轮的大小,在A球缓慢移动的过程中,则细线上的拉力( )
A. 一直变小 B. 先变大后变小 C. 一直变大 D. 先变小后变大
3. 宇宙中有一孤立星系,中心天体周围有三颗行星,如图所示。中心天体质量远大于行星质量,不考虑行星之间的万有引力,三颗行星的运动轨道中,有两个为圆轨道,半径分别为、,一个为椭圆轨道,半长轴为a,。在时间内,行星Ⅱ、行星Ⅲ与中心天体连线扫过的面积分别为、。行星Ⅰ的速率为,行星Ⅱ在B点的速率为,行星Ⅱ在E点的速率为,行星Ⅲ的速率为,下列说法不正确的是( )
A.
B. 行星Ⅱ与行星III的运行周期不相等
C. 行星Ⅱ与行星Ⅲ在P点时的加速度大小相等
D.
4. 电子的双缝干涉实验曾被物理学家们评选为“十大最美物理实验”。如图所示,从相干电子辐射源射出的电子束经过两个靠得很近的双缝后,在显微镜的光屏上出现了干涉条纹。已知光屏上第3级亮纹到狭缝s1和s2的距离分别为l1和l2,电子的质量为m,真空中光速为c,普朗克常量为h,不考虑相对论效应。则从相干电子辐射源射出的单个电子的( )
A. 物质波波长为
B. 动量大小为
C. 动能大小为
D. 动能大小为
5. 某节水喷灌系统如图所示,水以的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220V,输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,则( )
A. 每秒水泵对水做功为75J
B. 每秒水泵对水做功为225J
C. 水泵输入功率为440W
D. 电动机线圈的电阻为10
6. 如图所示,在竖直y轴上固定两个点电荷,电荷量为+Q的点电荷在处、电荷量m为的点电荷在处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放,经过A点后,刚能到达最低点B。以处为电势能零点、重力势能零点,小球可视为点电荷,小球在此运动过程中的重力势能Ep1、机械能、动能Ek及电势能Ep2随变化的图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
7. 如图所示半径为R的虚线圆内,存在垂直纸面向里感应强度大小为()的有界匀强磁场。变化的磁场在空间产生感生电场,电场线为一系列以O为圆心的同心圆,在同一电场线上,电场强度大小相同。长度为2R的导体棒ac与虚线圆交于a、b两点,其中b为ac的中点。则( )
A. a点的电势比b点高
B. b、c两点的电势相等
C. a、b两点间的电动势大小为
D. a、c两点间的电动势大小为
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,有三个斜面1、2、3,斜面1与2底边相同,斜面2与3高度相同,同一物体与三个斜面间的动摩擦因数相同,当一物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时,下列说法正确的是( )
A. 下滑过程中物体损失的机械能ΔE3 > ΔE2 > ΔE1
B. 下滑过程中因摩擦产生的热量Q1 = Q2 < Q3
C. 到达底端时的速度v1 > v3 > v2
D. 到达底端时的速度v1 > v2 > v3
9. 如图,水平圆盘上放置一个质量为m的小物块,物块通过长为L的轻绳连接到竖直转轴上的定点O,此时轻绳恰好伸直,与转轴成角。现使整个装置绕转轴缓慢加速转动(轻绳不会绕到转轴上),角速度从零开始缓慢增加,直到物块刚好要脱离圆盘。已知物块与圆盘间动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,,。则轻绳的弹力大小和物块受到的摩擦力大小随变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 在古代,儿童常喜欢玩一种叫“吹豆”的游戏,儿童用手竖直握住两端开口且中空的秸秆,上端口放一粒黄豆,通过秸秆的下端向上用嘴吹气,从上端口喷出的气流可以将黄豆吹停在端口的正上方。若喷出的气流对豆的冲力F正比于气流相对于豆的速率v,即(为已知恒量);而气流速率随高度增大而减小,关系满足(为气流从上端口喷出速率且不变,为已知恒量,h为离上端口高度),本题黄豆受到的力只考虑冲力和重力,重力加速度为g,以下说法正确的是( )
A. 恰好悬停在上端口处的黄豆的质量为
B. 黄豆被吹停的高度与黄豆的质量成反比
C. 若质量为m的黄豆恰好悬停在上端口,则更换为质量为的黄豆轻放在上端口后,上升的最大高度为
D. 两粒不同的黄豆两次吹停的高度分别为、,且,则它们的质量差为
三、实验题
11. A.待测电压表(量程3.0V,内阻不到);
B.标准电压表(量程6.0V,内阻约为);
C.电源E(电动势为6.0V,内阻很小);
D.滑动变阻器R(最大阻值为);
E.定值电阻(阻值为);
F.开关S,导线若干。
(1)当待测电压表的示数为时,标准电压表的示数为,改变滑动变阻器滑片位置,经过多次测量,得到多组、的数值,以为纵坐标,为横坐标,画出的图像是斜率为2.25的直线,则待测电压表的内阻__________(结果保留2位有效数字)
(2)把待测电压表改装成量程为15V的电压表,需要__________(填“串”或“并”)联一个阻值__________的定值电阻。(结果保留2位有效数字)
(3)把改装后的电压表跟标准电压表进行校对,发现改装后的电压表示数总是比标准电压表示数小,说明在改装电压表时选用的定值电阻的阻值__________(填“偏大”或“偏小”)。
12. 为探究平抛运动的特点,某小组同学设计了如下图所示的实验:
A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸,将其竖直紧靠斜槽轨道末端槽口,保持板面与轨道末端的水平段垂直
B.使小球从斜槽上由静止滚下,小球撞击挡板留下点迹
C.将木板保持竖直沿水平方向向右平移一段距离,固定木板
D.先后使小球从斜槽上由高到低不同的6个位置由静止滚下,小球水平飞出后分别撞击木板留下点迹
E.以点迹为坐标原点,竖直向下建立坐标轴,各点迹的坐标值从上到下依次分别为、、、、、。请回答下列问题:
(1)关于该实验,下列说法正确的是_____;
A. 斜槽轨道必须尽可能光滑
B. 小球初速度越大,对应的值越大
C. 小球在斜槽上由静止释放的位置越高,平抛运动的时间越短
(2)用游标卡尺测量小球直径,如图所示,则小球直径为_____;
(3)已知当地的重力加速度为,利用轴上的6组数据,结合值、值可分别算得小球6次平抛运动的水平初速度。对应的水平初速度可表示为_____(用、、、表示);
(4)请分析:若轨道支架足够高,挡板足够长,小球撞击挡板的速度最小时,对应的值为_____(用、表示)。
四、计算题(共40分)
13. 湖面上一点O上下振动,振幅为0.2 m,以O点为圆心形成圆形水波,如图所示,A、B、O三点在一条直线上,OA间距离为4.0 m,OB间距离为2.4 m。某时刻O点处在波峰位置,观察发现2 s后此波峰传到A点,此时O点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰。将水波近似为简谐波。
(1)求此水波的传播速度、周期和波长。
(2)以O点处在波峰位置为0时刻,某同学打算根据OB间距离与波长的关系,确定B点在0时刻的振动情况,画出B点的振动图像。你认为该同学的思路是否可行?若可行,画出B点振动图像,若不可行,请给出正确思路并画出B点的振动图像。
14. 如图,在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内有场强大小均为的匀强电场,第一象限沿轴负方向,第二象限沿轴负方向,在区域有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。第一象限内有一段线状粒子源,能无初速度释放质量均为,电荷量为的粒子。、两点的横坐标分别为,。所有粒子均能经过轴上一点后进入磁场区域,从点释放的粒子第二次经过轴时恰好通过原点。在轴上放置一块粒子收集板,收集经磁场运动后返回轴的粒子,不计粒子重力。
(1)求粒子源满足的方程;
(2)求匀强磁场的磁感应强度;
(3)为了能收集所有粒子,求粒子收集板沿轴的最小长度。
15. 如图所示,光滑的水平地面上放置一四分之一光滑圆弧槽,其质量为,半径为,O点为圆弧槽的圆心,OA为圆弧槽的水平半径;另有一小球(可视为质点),质量为,电荷量为,用长为的轻质细线(不可伸长)悬挂在固定点C,C点为OA的中点,现把小球拉到A点并给其一竖直向下的初速度,不计空气阻力,运动过程中小球带电荷量始终不变,重力加速度g取。
(1)从小球开始运动到与圆弧槽分离的时间内,圆弧槽向左运动的距离;
(2)小球与圆弧槽分离后要使小球在竖直平面内运动且细线始终绷紧,应满足什么条件?
(3)如果,当小球离开圆弧槽后上升到最高点时立即在该空间加上水平向左的电场强度,则小球第二次到达最低点时细线张力为多少?(结果可带根号)
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