内容正文:
高二物理(B卷)
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把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,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题: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. 下列说法正确的是( )
A. 零摄氏度的水和零摄氏度的冰相比,水中分子的平均动能更大
B. 两个相距较远的分子仅在分子力作用下相互靠近的过程中,分子力为零时两分子总动能最大
C. 扩散现象无法发生在固体之间
D. 液体表面张力说明分子力只存在于液体表面,液体内部分子间不存在作用力
2. 如图为氢原子的能级图。若某氢原子处于第一激发态,下列能量的光子中,不能被其吸收的是( )
A. 10.2eV B. 2eV C. 1.89eV D. 14eV
3. 如图所示,一条形磁铁N极固定于天花板上,S极距离下方的水平绝缘光滑桌面很近,一水平放置的金属圆环在靠近S极左侧以某一初速度沿桌面向右运动并经过磁铁的正下方(未接触磁铁)。下列说法正确的是( )
A. 从上向下看,圆环产生的电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B. 桌面对圆环的支持力先大于圆环重力后小于圆环重力
C. 圆环始终有收缩趋势
D. 圆环先减速后加速
4. 如图所示,粗糙水平面上A点处放置一垂直纸面的长直导线甲,其正上方B点处放置另一与其平行的长直导线乙,两导线中均通有方向垂直纸面向里的电流。现使导线乙以A点为圆心沿圆弧BC顺时针缓慢移动到C点,此过程中导线甲始终保持静止。关于此过程中地面对导线甲的作用力,下列说法正确的是( )
A. 支持力减小,摩擦力增大
B. 支持力增大,摩擦力减小
C. 支持力、摩擦力均增大
D. 支持力、摩擦力均减小
5. 如图甲所示,弹簧振子在竖直方向上做简谐运动,以竖直向上为正方向,图乙为其位移随时间变化的图像。下列说法正确的是( )
A. 时刻弹簧处于原长
B. 振子位于最高点时弹簧相对原长的形变量为A
C. 与时刻振子的加速度相同
D. 与时刻振子的加速度相同
6. 弹弓是小朋友们特别喜爱的一种玩具。某次利用一弹弓竖直向上发射弹丸时,简化模型如下:原长为L的轻质弹性绳两端固定于相距为L的A、B两点,将质量为m的弹丸置于弹性绳的中点,随弹性绳竖直向下拉至C点,,并由静止释放,经时间t后弹丸离开弹性绳,此后弹丸继续上升的最大高度为h。重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 弹性绳对弹丸的冲量大小为
B. 弹性绳对弹丸的冲量大小为
C. 弹性绳对弹丸的平均作用力大小为
D. 弹性绳对弹丸的平均作用力大小为
7. 如图甲所示为某小型发电机的原理示意图,边长为L=1 m的正方形单匝线圈绕水平轴O1O2匀速转动,磁极间存在水平方向垂直于O1O2的匀强磁场。理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2,定值电阻R=5Ω,发电机输出电压随时间变化的图像如图乙所示,线圈及导线电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 时,交流电压表的示数为零
B. 电阻R的功率为40W
C. 通过电阻R的电流频率为100Hz
D. 匀强磁场的磁感应强度大小为
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,等边三角形ABC是某玻璃砖的横截面,其边长为L,BC面涂有一层反光物质。一束单色光从AB边中点O沿垂直BC方向入射,在BC边中点发生一次反射后从AC边平行于入射光射出。已知真空中光速为c。不考虑多次反射。下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖的折射率为
B. 玻璃砖的折射率为
C. 光在玻璃砖中传播的时间为
D. 光在玻璃砖中传播的时间为
9. 如图甲所示,y轴的两侧为两种不同的介质Ⅰ和Ⅱ,位于x轴上处的波源A从时刻开始沿y轴方向做简谐运动,产生的横波沿x轴正方向传播,波在Ⅰ、Ⅱ两种介质中的传播速度之比,图乙为处的质点B的振动图像。不计波在两种介质界面处发生的相位变化。下列说法正确的是( )
A. 波在Ⅰ、Ⅱ介质中的周期之比为
B. 波在介质Ⅱ中的传播速度为2m/s
C. 波源的起振方向向上
D. 波在介质Ⅱ中的波长为2m
10. 如图所示,固定在水平面上的斜面体由左、右两个足够长的斜面组成,左侧斜面倾角θ=37°,右侧斜面光滑,倾角α=30°。左侧斜面上固定有平行斜面的足够长平行U形光滑金属导轨。导轨宽度L=1 m,下端连接一个阻值R=2Ω的定值电阻。导轨上一质量m=3 kg、长度也为L的导体棒垂直导轨放置,整个装置处于磁感应强度B=5T、方向竖直向上的匀强磁场中。一根不可伸长的绝缘轻绳绕过光滑定滑轮,一端与导体棒中心相连,另一端连接一质量M=10 kg的重物,重物置于右侧斜面上,滑轮两侧的轻绳均与斜面平行。导体棒与导轨始终接触良好,导体棒和导轨电阻均不计,重力加速度g=10 m/s2.现由静止释放重物,下列说法正确的是( )
A. 释放重物瞬间导体棒的加速度大小为
B. 导体棒最终以4 m/s的速度匀速运动
C. 导体棒的速度刚到达最大时,其位移x(m)与运动时间t(s)满足关系式
D. 导体棒速度最大时对导轨的压力为零
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,其中斜槽与水平槽平滑连接。安装好实验装置,在水平面上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下水平槽末端处重垂线所指的位置O。实验时,先不放小球2,将小球1多次从固定斜槽上由静止释放,在水平面上得到一个平均落点P;然后将小球2放置在水平槽末端,将小球1再次从斜槽上由静止释放,与小球2发生正碰,经多次实验,在水平面上又得到两个平均落点M、N。
(1)该实验中,需要测量的量是___________。
A. 两个小球的质量 B. 小球1开始释放的高度
C. 水平槽距地面的高度 D. O到M、P、N三点的距离
(2)为减小实验误差,小球1和2的质量m1、m2应满足的关系是m1__________(填“>”“=”或“<”)m2,小球1和2的半径r1、r2应满足的关系是r1__________(填“>”“=”或“<”)r2,小球1每次释放的位置应__________(填“相同”或“不同”)。
(3)若所测物理量满足表达式____________________,则可判定两个小球碰撞过程中动量守恒。(用m1、m2、OM、ON、OP表示)
12. 某物理兴趣小组用如图甲所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
(1)下列说法正确的是______(填正确选项的字母)。
A. 单缝必须调节到与双缝平行
B. 单缝和双缝的位置可以互换
C. 光源发出的光必须为单色光
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹(记为第1条亮条纹)中心对齐,对应手轮上的示数如图乙所示,然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第4条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,则此时的示数为______mm。已知该装置中双缝间距d=0.4mm,双缝到光屏的距离L=1m,由以上测量数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______m(此空保留两位有效数字)。
(3)若增大单缝与双缝间的距离,则条纹间距将________(填“增大”“减小”或“不变”)。若增大双缝与光屏间的距离,则条纹间距将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
13. 如图所示,导热性能良好的圆柱形汽缸倾斜放置,其底面与水平面的夹角,汽缸内用横截面积、质量的活塞封闭一定质量的理想气体,开始时环境温度,活塞与汽缸底部距离。大气压强,重力加速度。不计汽缸与活塞间的摩擦。
(1)求汽缸内气体的压强;
(2)若环境温度缓慢上升至360K,此过程中封闭气体吸收了10J的热量,活塞未上升至汽缸顶部,求封闭气体内能的改变量。
14. 如图所示,质量m2=0.4 kg的小球2置于足够厚的橡皮泥上,质量m1=0.1 kg的小球1从小球2正上方高H=5 m处由静止释放,两球发生对心弹性碰撞,使小球2陷入橡皮泥中。小球2运动过程中所受阻力恒为f=8 N,小球1的半径略小于小球2的半径,碰撞时间极短,重力加速度g=10 m/s2.不计空气阻力。求:
(1)第一次碰前瞬间小球1的速度大小;
(2)第一次碰后小球2陷入橡皮泥的深度;
(3)最终小球2陷入橡皮泥的深度。
15. 如图所示,平面直角坐标系xOy中,、的区域存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ,、的区域存在磁感应强度大小为4B、方向垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。一质量为m、电荷量为+q的粒子以大小为v0、方向与x轴正方向成37°角的初速度从坐标原点O进入第四象限。粒子重力忽略不计,求;
(1)该粒子经多长时间第一次进入第一象限;
(2)该粒子速度第一次沿x轴负方向时的位置坐标;
(3)该粒子经多长时间离开磁场。
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高二物理(B卷)
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把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,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题: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. 下列说法正确的是( )
A. 零摄氏度的水和零摄氏度的冰相比,水中分子的平均动能更大
B. 两个相距较远的分子仅在分子力作用下相互靠近的过程中,分子力为零时两分子总动能最大
C. 扩散现象无法发生在固体之间
D. 液体表面张力说明分子力只存在于液体表面,液体内部分子间不存在作用力
【答案】B
【解析】
【详解】A.温度是分子平均动能的唯一标志,分子平均动能仅与温度有关,0℃的水和冰温度相同,分子平均动能相等,故A错误;
B.两分子仅受分子力作用时,系统的分子动能与分子势能之和守恒。当分子力为零时,分子势能最小,因此总动能最大,故B正确;
C.扩散现象可发生在固体、液体、气体任意状态的物质之间,例如长时间压紧的铅块和金块会互相渗透,固体之间也能发生扩散,故C错误;
D.液体表面张力是液体表面层分子间距大于内部分子间距、分子力表现为引力导致的,液体内部分子间同样存在相互作用力,故D错误。
故选B。
2. 如图为氢原子的能级图。若某氢原子处于第一激发态,下列能量的光子中,不能被其吸收的是( )
A. 10.2eV B. 2eV C. 1.89eV D. 14eV
【答案】B
【解析】
【详解】氢原子处于第一激发态,其能量为,根据频率条件可知,该氢原子可以吸收能量为的光子跃迁至的能级;此外该氢原子也可以吸收能量大于的所有光子发生电离,所以不能被其吸收的是能量为2eV的光子。
故选B。
3. 如图所示,一条形磁铁N极固定于天花板上,S极距离下方的水平绝缘光滑桌面很近,一水平放置的金属圆环在靠近S极左侧以某一初速度沿桌面向右运动并经过磁铁的正下方(未接触磁铁)。下列说法正确的是( )
A. 从上向下看,圆环产生的电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B. 桌面对圆环的支持力先大于圆环重力后小于圆环重力
C. 圆环始终有收缩趋势
D. 圆环先减速后加速
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据楞次定律,从上向下看,穿过圆环的磁通量先向上增大,后向上减小,则感应电流先向下,后向上,结合右手定则,圆环产生的电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向,A错误;
B.根据“来拒去留”原理可知,桌面对圆环的支持力先大于圆环重力后小于圆环重力,B正确;
C.根据“增缩减扩”原理可知,圆环先有收缩趋势后有扩张趋势,C错误;
D.根据楞次定律,感应电流总是阻碍引起感应电流磁通量变化,所以圆环始终做减速运动,D错误。
故选B。
4. 如图所示,粗糙水平面上A点处放置一垂直纸面的长直导线甲,其正上方B点处放置另一与其平行的长直导线乙,两导线中均通有方向垂直纸面向里的电流。现使导线乙以A点为圆心沿圆弧BC顺时针缓慢移动到C点,此过程中导线甲始终保持静止。关于此过程中地面对导线甲的作用力,下列说法正确的是( )
A. 支持力减小,摩擦力增大
B. 支持力增大,摩擦力减小
C. 支持力、摩擦力均增大
D. 支持力、摩擦力均减小
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知,两导线电流方向相同,相互吸引,所以导线乙对导线甲的作用力是吸引力,方向沿两导线的连线。当导线乙从点沿圆弧顺时针缓慢移动到点时,乙对甲的吸引力大小不变(电流大小、距离都不变),但方向从竖直向上逐渐转到斜向右上。
设吸引力大小为,吸引力与竖直方向的夹角为。则水平方向的摩擦力
竖直方向的支持力
随着增大,增大,所以摩擦力增大,减小,所以增大,即支持力增大,所以支持力、摩擦力均增大。
故选C。
5. 如图甲所示,弹簧振子在竖直方向上做简谐运动,以竖直向上为正方向,图乙为其位移随时间变化的图像。下列说法正确的是( )
A. 时刻弹簧处于原长
B. 振子位于最高点时弹簧相对原长的形变量为A
C. 与时刻振子的加速度相同
D. 与时刻振子的加速度相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.时刻重力等于弹力,弹簧被压缩,故A错误;
B.振子位于最高点时振子离开平衡位置的位移为,但弹簧相对于原长形变量不为,故B错误;
C.由图乙可知,与时刻振子位移相同,加速度相同,故C正确;
D.与时刻振子的加速度大小相同,方向相反,故D错误。
故选C。
6. 弹弓是小朋友们特别喜爱的一种玩具。某次利用一弹弓竖直向上发射弹丸时,简化模型如下:原长为L的轻质弹性绳两端固定于相距为L的A、B两点,将质量为m的弹丸置于弹性绳的中点,随弹性绳竖直向下拉至C点,,并由静止释放,经时间t后弹丸离开弹性绳,此后弹丸继续上升的最大高度为h。重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 弹性绳对弹丸的冲量大小为
B. 弹性绳对弹丸的冲量大小为
C. 弹性绳对弹丸的平均作用力大小为
D. 弹性绳对弹丸的平均作用力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】弹丸从发射至运动到最高点,根据动量定理
解得弹性绳对弹丸的冲量大小
弹性绳对弹丸的平均作用力大小
故选C。
7. 如图甲所示为某小型发电机的原理示意图,边长为L=1 m的正方形单匝线圈绕水平轴O1O2匀速转动,磁极间存在水平方向垂直于O1O2的匀强磁场。理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2,定值电阻R=5Ω,发电机输出电压随时间变化的图像如图乙所示,线圈及导线电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 时,交流电压表的示数为零
B. 电阻R的功率为40W
C. 通过电阻R的电流频率为100Hz
D. 匀强磁场的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.交流电压表测的是交流电压的有效值,示数为5V,A错误;
B.由
得
功率,B错误;
C.电流频率,C错误;
D.峰值
代入数据解得,D正确。
故选D。
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,等边三角形ABC是某玻璃砖的横截面,其边长为L,BC面涂有一层反光物质。一束单色光从AB边中点O沿垂直BC方向入射,在BC边中点发生一次反射后从AC边平行于入射光射出。已知真空中光速为c。不考虑多次反射。下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖的折射率为
B. 玻璃砖的折射率为
C. 光在玻璃砖中传播的时间为
D. 光在玻璃砖中传播的时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.由题意可知,入射光线垂直于边,为等边三角形,则。入射光线与边的夹角为,法线垂直于边,故入射角
光线折射后射向边中点,连接。因为中点,为中点,且,故为等边三角形,。折射光线与边夹角为,则折射角
根据折射定律,故A正确,B错误;
CD.光在玻璃砖中的传播速度
由几何关系知,为等边三角形,则
光线在点发生反射,入射角为,反射角也为,反射光线与夹角为。又
故也为等边三角形,
光在玻璃砖中传播的总路程
传播时间,故C正确,D错误。
故选AC。
9. 如图甲所示,y轴的两侧为两种不同的介质Ⅰ和Ⅱ,位于x轴上处的波源A从时刻开始沿y轴方向做简谐运动,产生的横波沿x轴正方向传播,波在Ⅰ、Ⅱ两种介质中的传播速度之比,图乙为处的质点B的振动图像。不计波在两种介质界面处发生的相位变化。下列说法正确的是( )
A. 波在Ⅰ、Ⅱ介质中的周期之比为
B. 波在介质Ⅱ中的传播速度为2m/s
C. 波源的起振方向向上
D. 波在介质Ⅱ中的波长为2m
【答案】BC
【解析】
【详解】A.波从一种介质进入另一种介质周期不发生改变,因此波在I、Ⅱ介质中的周期之比为1:1,A错误;
B.前3s时间内
代入数据解得,B正确;
C.B质点的起振方向向上,所有质点起振方向相同,因此波源的起振方向也向上,C正确;
D.根据图乙可知,周期,则波长,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,固定在水平面上的斜面体由左、右两个足够长的斜面组成,左侧斜面倾角θ=37°,右侧斜面光滑,倾角α=30°。左侧斜面上固定有平行斜面的足够长平行U形光滑金属导轨。导轨宽度L=1 m,下端连接一个阻值R=2Ω的定值电阻。导轨上一质量m=3 kg、长度也为L的导体棒垂直导轨放置,整个装置处于磁感应强度B=5T、方向竖直向上的匀强磁场中。一根不可伸长的绝缘轻绳绕过光滑定滑轮,一端与导体棒中心相连,另一端连接一质量M=10 kg的重物,重物置于右侧斜面上,滑轮两侧的轻绳均与斜面平行。导体棒与导轨始终接触良好,导体棒和导轨电阻均不计,重力加速度g=10 m/s2.现由静止释放重物,下列说法正确的是( )
A. 释放重物瞬间导体棒的加速度大小为
B. 导体棒最终以4 m/s的速度匀速运动
C. 导体棒的速度刚到达最大时,其位移x(m)与运动时间t(s)满足关系式
D. 导体棒速度最大时对导轨的压力为零
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.释放重物瞬间,导体棒速度为零,感应电动势为零,安培力为零。对导体棒和重物组成的系统,根据牛顿第二定律有
代入数据解得,故A正确;
B.导体棒最终匀速运动时,加速度为零,系统受力平衡。此时导体棒切割磁感线产生感应电动势
感应电流
安培力
方向水平向左。对系统由平衡条件得
代入数据解得,故B正确;
C.在导体棒加速运动过程中,对系统应用动量定理
其中
整理得
当速度刚到达最大时,代入得,故C错误;
D.导体棒速度最大时,,此时安培力大小
对导体棒在垂直斜面方向受力分析,支持力、重力分力和安培力分力 ,有
代入数据解得
根据牛顿第三定律,导体棒对导轨的压力为零,故D正确。
故选ABD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,其中斜槽与水平槽平滑连接。安装好实验装置,在水平面上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下水平槽末端处重垂线所指的位置O。实验时,先不放小球2,将小球1多次从固定斜槽上由静止释放,在水平面上得到一个平均落点P;然后将小球2放置在水平槽末端,将小球1再次从斜槽上由静止释放,与小球2发生正碰,经多次实验,在水平面上又得到两个平均落点M、N。
(1)该实验中,需要测量的量是___________。
A. 两个小球的质量 B. 小球1开始释放的高度
C. 水平槽距地面的高度 D. O到M、P、N三点的距离
(2)为减小实验误差,小球1和2的质量m1、m2应满足的关系是m1__________(填“>”“=”或“<”)m2,小球1和2的半径r1、r2应满足的关系是r1__________(填“>”“=”或“<”)r2,小球1每次释放的位置应__________(填“相同”或“不同”)。
(3)若所测物理量满足表达式____________________,则可判定两个小球碰撞过程中动量守恒。(用m1、m2、OM、ON、OP表示)
【答案】(1)AD (2) ①. > ②. = ③. 相同
(3)
【解析】
【小问1详解】
A.验证动量守恒定律需要知道碰撞前后的动量,动量,因此需要测量两个小球的质量、,故A正确;
B.实验中只要保证小球1每次从斜槽上同一位置由静止释放,就能保证碰撞前的速度相同,不需要测量具体的释放高度,故B错误;
C.小球离开轨道后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等,水平位移与初速度成正比,可以用水平位移代表速度,因此不需要测量水平槽距地面的高度,故C错误;
D.需要用水平位移来代表速度,因此需要测量到、、三点的距离,故D正确。
故选AD。
【小问2详解】
[1]在小球1碰撞小球2的实验中,为了防止入射球在碰撞后反弹,入射球的质量必须大于被碰球的质量,即;
[2]为了保证两球发生对心正碰,两球的半径必须相等,即;
[3]为了保证小球1每次碰撞前的速度相同,小球1每次必须从斜槽上的相同位置由静止释放。
【小问3详解】
小球离开轨道后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等。如果碰撞过程动量守恒,则有
两边同时乘以时间,得
其中对应不放小球2时小球1的水平位移,对应碰撞后小球1的水平位移,对应碰撞后小球2的水平位移。因此,需要验证的表达式为
12. 某物理兴趣小组用如图甲所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
(1)下列说法正确的是______(填正确选项的字母)。
A. 单缝必须调节到与双缝平行
B. 单缝和双缝的位置可以互换
C. 光源发出的光必须为单色光
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹(记为第1条亮条纹)中心对齐,对应手轮上的示数如图乙所示,然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第4条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,则此时的示数为______mm。已知该装置中双缝间距d=0.4mm,双缝到光屏的距离L=1m,由以上测量数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______m(此空保留两位有效数字)。
(3)若增大单缝与双缝间的距离,则条纹间距将________(填“增大”“减小”或“不变”)。若增大双缝与光屏间的距离,则条纹间距将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)A (2) ①. 15.6 ②.
(3) ①. 不变 ②. 增大
【解析】
【小问1详解】
单缝和双缝必须平行,才能得到稳定、清晰的干涉条纹,A正确;
单缝和双缝的位置不能互换,B错误;
光源发出的光可以是复色光,经滤光片后会变成单色光,C错误。
故选A。
【小问2详解】
[1][2]图乙读数为
图丙读数为
条纹间距
由,代入数据解得
【小问3详解】
[1][2]由可知,改变单缝和双缝间的距离,条纹间距不变,增大双缝与光屏间的距离,即增大L,条纹间距将增大。
13. 如图所示,导热性能良好的圆柱形汽缸倾斜放置,其底面与水平面的夹角,汽缸内用横截面积、质量的活塞封闭一定质量的理想气体,开始时环境温度,活塞与汽缸底部距离。大气压强,重力加速度。不计汽缸与活塞间的摩擦。
(1)求汽缸内气体的压强;
(2)若环境温度缓慢上升至360K,此过程中封闭气体吸收了10J的热量,活塞未上升至汽缸顶部,求封闭气体内能的改变量。
【答案】(1)
(2)增加了7.84J
【解析】
【小问1详解】
分析活塞受力可得
代入数据,解得
【小问2详解】
由气体做等压变化可得
即
解得
根据热力学第一定律
由以上各式代入数据,解得
即封闭气体的内能增加了7.84 J。
14. 如图所示,质量m2=0.4 kg的小球2置于足够厚的橡皮泥上,质量m1=0.1 kg的小球1从小球2正上方高H=5 m处由静止释放,两球发生对心弹性碰撞,使小球2陷入橡皮泥中。小球2运动过程中所受阻力恒为f=8 N,小球1的半径略小于小球2的半径,碰撞时间极短,重力加速度g=10 m/s2.不计空气阻力。求:
(1)第一次碰前瞬间小球1的速度大小;
(2)第一次碰后小球2陷入橡皮泥的深度;
(3)最终小球2陷入橡皮泥的深度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据运动学公式,有
解得
【小问2详解】
球1、2发生弹性碰撞,由动量守恒定律和能量守恒定律可得,
代入数据,解得,
碰后球2向下做减速运动,根据动能定理
解得
【小问3详解】
从开始到最后,根据能量守恒,可得
解得
15. 如图所示,平面直角坐标系xOy中,、的区域存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ,、的区域存在磁感应强度大小为4B、方向垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。一质量为m、电荷量为+q的粒子以大小为v0、方向与x轴正方向成37°角的初速度从坐标原点O进入第四象限。粒子重力忽略不计,求;
(1)该粒子经多长时间第一次进入第一象限;
(2)该粒子速度第一次沿x轴负方向时的位置坐标;
(3)该粒子经多长时间离开磁场。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
如图所示,带电粒子在磁场Ⅰ中做圆周运动,由,
可得
且粒子进入第一象限时间
代入数据,解得
【小问2详解】
由牛顿第二定律,
粒子速度第一次沿轴负方向时位置横坐标
由以上各式,解得
纵坐标
解得
因此粒子速度第一次沿轴负方向的位置坐标为。
【小问3详解】
经一次周期性运动,粒子沿轴正方向移动的距离为
根据题意
解得
且
解得
周期,
总时间
由以上各式,代入数据,解得
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