内容正文:
四月高考质量调研(物理试卷)
考试时间:75分钟 满分:100分
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. “特斯拉”是磁感应强度在国际单位制中的单位(符号),下列单位中与磁感应强度单位一致的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】根据磁感应强度定义式
力的单位为,且
电流单位为,长度单位为,推导磁感应强度单位
故选A。
【点睛】
2. 2025年7月,我国科研人员在原子核的奇特衰变研究领域取得新进展,首次在实验上观测到新核素的自发衰变,衰变的核心方程为:。下列说法正确的是( )
A. 该反应为衰变
B. 增大压强可以加速的衰变
C. 一次衰变释放的能量等于的结合能与的结合能的差
D. 与的质量差等于衰变的质量亏损
【答案】C
【解析】
【详解】A.α衰变是原子核放出(α粒子)的衰变,根据质量数、电荷数守恒可算出X为(质子),该反应释放的是质子不是α粒子,故A错误;
B.原子核的衰变速率由半衰期决定,半衰期是原子核的固有属性,与外界压强、温度等外部条件无关,增大压强无法加速衰变,故B错误;
C.衰变释放的能量等于反应后所有产物的总结合能减去反应前原子核的结合能。反应后产物为和3个自由质子,自由质子的结合能为0,总结合能等于的结合能,因此一次衰变释放的能量等于的结合能与的结合能的差,故C正确;
D.衰变的质量亏损为反应前总质量与反应后所有粒子总质量的差值,即
不是与的质量差,故D错误。
故选C。
3. 一跳伞者从直升飞机上跳下,忽略离开飞机时的初速度,其下降过程中距离地面高度随时间变化的规律如图中曲线所示,另一无人机同时由同一高度在其旁边匀速下降(设接近地面时可迅速调整运动方向,不会触地),无人机高度随时间变化的规律如图中直线所示,
已知和时刻图像的切线斜率与相同,则根据二者图像可以判断( )
A. 时刻二者竖直方向距离最远
B. 时刻跳伞者打开降落伞
C. 在时间内,的竖直位移大于的竖直位移
D. 在时间内,的竖直位移小于的竖直位移
【答案】B
【解析】
【详解】A.0~内,跳伞者(A)速度小于无人机(B),B在A下方,两者距离逐渐增大;时刻二者速度相等,距离达到第一个极大值。之后A速度大于B,A追赶B,距离减小直至相遇(图像交点);相遇后A在B下方,且速度仍大于B,距离再次增大。时刻二者速度再次相等,距离达到第二个极大值(由图可知此时距离比时刻更远)。时刻A的速度大于B且A在B下方,距离正在增大,故时刻不是距离最远时刻,故A错误;
B.跳伞者打开降落伞前,加速下落,速度逐渐增大,图像斜率绝对值逐渐增大;打开降落伞后,空气阻力大于重力,减速下落,速度逐渐减小,斜率绝对值逐渐减小。时刻曲线斜率绝对值最大(速度最大),正是打开降落伞的时刻,故B正确;
C.竖直位移等于初始高度减去末位置高度,初始高度相同。时刻的更大(离地面更高),因此下降的位移
即的竖直位移更小,故C错误;
D.初始高度相同,时刻二者都为0(都到达地面),因此竖直位移都等于初始高度,二者位移相等,故D错误。
故选B。
4. 一条轻长绳放置在水平桌面上,俯视图如图甲所示,用手握住长绳的一端O,从t=0时刻开始用手带动O点沿垂直绳的方向(图甲中y轴方向)在水平面内做简谐运动,0~6s内O点的振动图像如图乙所示。t=5s时轻长绳上的波形图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】BC.利用图乙可知t=4s后周期变小,波速不变,根据可知波长变短,故BC错误;
AD.t=5s时O点位移为零,沿y轴负方向运动,从而得出波形图对应的质点起振方向也沿y轴负方向,根据“上下坡法”可知D正确,故A错误,D正确。
故选D。
5. 利用所学知识判断,对以下四幅图片叙述正确的是( )
A. 甲图中周期变化的磁场不能产生电磁波
B. 乙图中振荡电路电流正在减小
C. 丙图中强磁铁从铝管中静止下落做自由落体运动
D. 丁图中操作可使常开型干簧管(即初始状态两金属片断开)闭合
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据麦克斯韦电磁场理论,周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场,周期性变化的电场又会激发周期性变化的磁场,二者相互激发向外传播,会形成电磁波,故A错误;
B.电容器中电场方向向下,说明上极板带正电,下极板带负电;根据线圈磁场方向,由安培定则可知,电流从电容器下极板流出,流向上极板,说明电容器正在充电,电流正在减小,故B正确;
C. 强磁铁在铝管中下落时,铝管中磁通量变化,会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁的相对运动,所以强磁铁的运动不是自由落体运动,故C错误;
D.常开型干簧管初始断开,当磁铁靠近时,干簧管内的两个软磁簧片被磁化,两个自由端被磁化成同名磁极,相互排斥,使干簧管断开,故D错误。
故选B 。
6. 如图(a),质量为的篮球从离地高度处静止下落,与地面发生一次非弹性碰撞后最高反弹至离地处,设篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比相同,若篮球反弹至最高处时,运动员向下拍球,对篮球施加一个向下的压力,持续作用至高度处撤去,使得篮球与地面第二次碰撞后恰好反弹至高度处,力的大小随高度的变化如图(b)所示,重力加速度为,不计空气阻力。则( )
A. 碰后速率与碰前速率之比为
B. 篮球第二次与地面碰撞的速度比第一次碰撞的速度小
C.
D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.篮球自由下落,设碰地前瞬间的速率为v1,由运动学公式可得
解得
篮球反弹至h高处,设离地瞬间的速率为,由运动学公式可得
解得
则篮球与地面第一次碰撞的碰后速率与碰前速率之比为,故A错误;
B.篮球与地面第二次碰撞后恰好反弹至高度处,说明篮球第二次与地面碰撞后的速度与篮球第一次与地面碰撞后的速度大小相等,篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比相同,所以篮球第二次与地面碰撞的速度与第一次碰撞的速度大小相等,故B错误;
CD.由图像可知,拍球过程压力做的功为
设篮球落地瞬间的速率为,由动能定理可得
篮球反弹至h高处,设离地瞬间的速率为,由运动学公式可得
由
解得,故C错误,D正确。
故选D。
7. 某风洞实验室可产生方向水平向左、大小随时间均匀增加的风力。如图所示,细杆两端固定,质量为的小球穿在细杆上。初始时刻,小球刚好能静止在细杆上。时刻起,开启风洞,小球受到水平向左的风力,。开始滑动瞬间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。细杆足够长,重力加速度为,.下列说法正确的是( )
A. 时,小球的加速度大小为
B. 时,小球的加速度大小为
C. 时间,小球所受摩擦力的冲量大小为
D. 时间,小球所受弹力的冲量方向垂直细杆向上
【答案】C
【解析】
【详解】A.初始时刻,小球刚好静止,沿杆方向受力平衡
得
将力分解到沿杆方向和垂直杆方向,垂直杆方向合力始终为0,得杆对球的弹力
代入、,化简得
时,,合力沿杆方向
代入,得,故A错误;
B.时,,
则
合力沿杆
计算得,故B错误;
C.滑动摩擦力大小恒为,方向始终沿杆向上(小球沿杆向下运动),化简得
因为摩擦力随时间均匀变化,则由平均力法可得,摩擦力的冲量大小为,故C正确;
D.弹力随时间均匀变化,且,,方向垂直杆向上;,,方向垂直杆向下。由平均力法可得,弹力的冲量大小为,即弹力的冲量为零,故D错误。
故选C。
8. 一简易温度计的结构如图,长直玻璃管竖直固定,上端与玻璃球形容器相连,下端通过软管与柱形开口容器相连,用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变,上下移动柱形容器使左右水银面平齐时,长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度。下列说法正确的是( )
A. 当外界温度升高时,若保持玻璃管和柱形容器不动,则球形容器内气体密度变小
B. 当外界温度升高时,将柱形容器上移可使左右水银面齐平
C. 玻璃管M、N区间内的刻度数值由上至下逐渐减小
D. 玻璃管M、N区间内的刻度是均匀的
【答案】AD
【解析】
【详解】A.当环境温度升高时,若保持玻璃管和柱形容器不动,则左侧气体体积变大,根据可知则球形容器内气体密度变小,故A正确;
B.当环境温度升高时,假设右边容器不动,则左侧气体体积变大,则右侧管中液面将高于左侧管中液面,则为使左右液面再次平齐,右边柱形容器应向下移动,故B错误;
CD.因为大气压强保持不变,所以球形容器内气体做等压变化,则其体积V与热力学温度T成正比,由此可知,温度越高,体积越大,则玻璃管M、N区间内的刻度越靠下,对应温度越高,又因为摄氏温度与热力学温度差值不变,则M、N区间内的刻度分布均匀,故C错误,D正确。
故选AD。
9. 类似光学折射,电场中质子束的“折射”可定义折射率(为入射角,为折射角),如图,长方形区域内有竖直电场,间电势差,质子(质量、电荷量)水平速度恒为,从边入射时速度与法线夹角为,从边出射时速度与法线夹角为,已知间距离为,下列说法正确的是( )
A. 电场的“折射率”
B. 当质子恰好发生“全反射”时,入射角满足
C. 若质子在电场中发生“全反射”,则入射点与出射点的水平距离满足
D. 仅增大电势差,“全反射”的临界角会增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.定义折射率,质子水平速度恒为,故入射速度
出射速度
由动能定理得
将代入解得
联立可得,故A正确;
B.“全反射”类比光学,当折射角时恰好发生全反射,此时质子沿边运动,竖直分速度为0,此时有,,则,
将代入解得,故B错误;
C.若质子恰好发生全反射,则,竖直方向初速度
由于恰好发生全反射,故竖直方向末速度为零,则有
质子从边射出,类比竖直上抛运动可知,质子在电场中运动的总时间
质子水平方向的运动距离
故入射点与出射点的水平距离满足,故C正确;
D.当恰好发生全反射时,粒子运动到边时竖直方向的速度恰好减为零,则有
又有,
当仅增大时,减小,即减小,则“全反射”的临界角会减小,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,底面半径为的圆柱形桶固定在水平桌面上,橡皮筋一端与桶顶部圆心点相连,另一端从桶内隔板中央的光滑小孔点穿过后与质量为的小球P(可视为质点)相连。已知橡皮筋的劲度系数为且原长等于。当点到桶底面距离足够大时,给小球P适当的速度,可使其在水平面内做匀速圆周运动(如图甲所示),且运动过程中不与桶壁接触。当点到桶底面距离较小时,在底面圆心点处给小球P适当的速度,可使小球紧贴着底面沿直径做往复运动(如图乙所示),若与桶壁碰撞,可视为弹性碰撞。已知橡皮筋的弹性势能,为橡皮筋的形变量,小球P与桶底面间的动摩擦因数,取,下列说法正确的是( )
A. 当小球在水平面内做圆周运动(不与桶壁接触)时,速度越大,小球与底面的距离越小
B. 当小球在水平面内做圆周运动(不与桶壁接触)时,最大线速度为
C. 当时,在点给小球P初动能,小球将与桶壁碰撞2次
D. 当时,在点给小球P初动能,小球将停在距离点处
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.设小球做圆周运动半径为,橡皮筋形变量为
竖直投影
拉力
竖直方向受力
向心力
代入
得
当小球未离开底面时,高度为0,不变;离开底面后
得为定值,高度不变。因此速度变化不改变小球与底面的距离,故A错误。
B.不接触桶壁时最大
由
得
且此时
满足,因此最大线速度为,故B正确。
C.小球在底面运动时,竖直方向得支持力为
摩擦力
恒为定值。
弹性势能
为小球到的距离。
根据能量守恒,初总能量
化简得
碰撞次数判断,第一次到右桶壁,,代入得右边
能到达,故第一次碰撞;
反弹后到左桶壁,
代入得右边
能到达,故第二次碰撞;
之后剩余能量不足到达右桶壁(第三次碰撞需要总路程,总能量需要),因此共碰撞2次,故C正确。
D.停下来的条件是拉力
即。通过能量守恒逐步推导,最终小球停下时距离刚好为,满足
合力为零停下,故D正确。
故选BCD。
第II卷
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 图甲是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出,做平抛运动;同时小球B被松开,做自由落体运动。图乙是该装置的一次实验的数码相机连拍照片(每隔相同的时间自动拍摄一次),同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹。已知重力加速度为。
(1)由图乙的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
(2)图乙中,每个小方格的边长为,根据3号、5号和6号位置,可得平抛的初速度__________(用、表示)
(3)重新设计该实验,如图丙所示,光源位于点,紧靠着光源的前方有一个小球A,光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P。将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出,不计空气阻力,小球的影像P在屏幕上运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
【答案】(1)自由落体运动
(2)
(3)匀速直线运动
【解析】
【小问1详解】
由图乙的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向上相等时间内的位移越来越大,所以竖直方向的分运动是自由落体运动。
【小问2详解】
设数码相机连拍的时间间隔为,由水平方向
竖直方向由匀变速直线运动规律可知,
由图乙可知,
解得平抛的初速度
【小问3详解】
设经过时间T照相机拍摄一次,从抛出开始经时间T后到达C点,经时间2T后经过B点,如图所示
根据几何关系有,
水平方向做匀速运动,所以
竖直方向做自由落体运动,所以
解得
即
所以小球的影像P在屏幕上运动是匀速直线运动。
12. 某实验小组利用压敏电阻设计可测量气体压强的实验电路,并验证等温条件下气体压强与体积的反比关系。该小组查阅资料得知,所用到的压敏电阻工作面受到的压力与阻值的关系如图甲所示,图中压力在到之间时,阻值与压力满足,该实验小组在此压力范围内进行实验。已知实验室大气压强为,压敏电阻工作面面积为。
该实验小组把压敏电阻(工作面向下)嵌入到活塞上,并设计了如图乙所示的电路图来进行实验,主要实验器材有:
微安表,内阻);
电阻箱;
电源E(电动势为,内阻不计);
开关K、导线若干。
(1)当工作面受到压力为,电流表示数为满偏,电阻箱接入阻值应为________,此时压敏电阻工作面所处的气体压强为________;
(2)打开针管的出气口,调节活塞位置至气体体积为,然后关闭出气口,缓慢推动针管活塞,记录多组针管内气体的体积以及与之对应的电流。实验过程中,推动过程一定要缓慢的原因是__________;
(3)如能验证一定质量的气体在等温条件下压强和体积满足反比关系,则在(2)过程中,当气体体积压缩为时,电流表示数应为________。
【答案】(1) ①. 9000 ②.
(2)确保针管内气体温度不变
(3)75
【解析】
【小问1详解】
[1] 已知
代入,得
根据闭合电路欧姆定律
总电阻
因此
[2]
【小问2详解】
本实验验证等温条件下一定质量气体压强和体积的关系,缓慢推动活塞可以让封闭气体与外界充分进行热交换,保证封闭气体温度始终等于环境温度保持不变,满足实验的等温要求。
【小问3详解】
初始状态,封闭气体压强等于大气压,压力
根据玻意耳定律
代入,得
因此压力
代入的表达式
总电阻
电流
13. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比,即,是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,设行星绕太阳运动的轨道半径为。请你推导出太阳系中该常量的表达式。已知引力常量为,太阳的质量为。
(2)用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为,自转周期为,万有引力常量为.将地球视为半径为、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是,若在赤道地面称量,弹簧秤读数为,求比值的表达式。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
因行星绕太阳做匀速圆周运动,所以轨道半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有
整理得
即
【小问2详解】
设小物体质量为m,在北极地面有
在赤道地面,小物体随地球自转做匀速圆周运动,受到万有引力和弹簧秤的作用力,有
解得
14. 如图甲所示,在圆心为、半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示(图中、为已知量)。正方形单匝闭合线框质量为、边长也为,由均匀导线构成,固定在光滑水平面内,导线单位长度的电阻为,不计线框电感。求:
(1)时间内回路中的电流大小及方向(“顺时针”或“逆时针”);
(2)时,线框、两点的电势差及、两点的电势差;
(3)若闭合线框在时解除固定,同时将匀强磁场在极短时间内从线性减小为零,求线框在该极短时间内获得的速度的大小。
【答案】(1),方向为逆时针
(2);
(3)
【解析】
【小问1详解】
0~t0时间内回路中的电动势为
其中,,
线框中的电流大小为
联立解得
由楞次定律可知,线框中的电流方向为逆时针。
【小问2详解】
线框O、A两点的电势差
t=0.5t0时,线框AB边的感应电动势为
线框A、B两点的电势差
联立解得
(注:直接写得0分)
【小问3详解】
在磁场极短时间内线性减小为零的过程,对线框由动量定理有
即
又
联立解得
说明:(3)这种解法也给分
设极短时间为t
由(1)中同理可得
即
又
综上得
15. 如图所示,在空间直角坐标系中有一长方体区域,棱分别在轴、轴和轴上,侧面处放有一块绝缘薄板。在该区域内有沿轴负方向、磁感应强度为的匀强磁场。现有大量质量均为、电荷量均为的带电粒子从点以大小各不相同的初速度沿轴正方向射入该区域,粒子的初速度大小连续分布在范围内。粒子与绝缘薄板发生碰撞时,碰撞时间极短,电荷量保持不变,碰撞前后平行于板的分速度不变,垂直于板的分速度大小不变,方向反向。已知,,,不计粒子重力,不考虑粒子间的相互作用。
(1)求能到达中点的粒子的初速度大小;
(2)求初速度的粒子与绝缘薄板发生碰撞的次数;
(3)若长方体区域还存在沿轴正方向、大小可调的匀强电场。
①要使得第(2)中的粒子与绝缘薄板只碰撞1次,求场强大小需满足的条件;
②调节匀强电场的大小,使得所有粒子均不会从面射出,现研究到达面时速度方向与该平面平行的粒子,求出其中初速度最大的粒子到达面时的坐标。
【答案】(1)
(2)2次 (3)①;②
【解析】
【小问1详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动,能到达OP中点的粒子的运动轨迹为半圆。
半径
由牛顿第二定律可得
解得
【小问2详解】
轨迹如图所示
的粒子轨迹半径
由几何关系
解得θ=30°
相邻两次撞击点之间的距离
粒子与薄板碰撞的次数
取n=2
【小问3详解】
①这些粒子做圆周运动的周期为
又
从射出到第一次与薄板碰撞所用时间
从射出到第二次与薄板碰撞所用时间
在Oy方向,粒子在电场力作用下做匀加速运动
要使粒子与绝缘薄板只碰撞一次需满足
联立解得电场强度大小E的范围为
②对于x坐标最大情况的轨迹如图所示
=2r3cosα
+r3=d
而sin2α+cos2α=1
解得
x坐标最大为。
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四月高考质量调研(物理试卷)
考试时间:75分钟 满分:100分
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. “特斯拉”是磁感应强度在国际单位制中的单位(符号),下列单位中与磁感应强度单位一致的是( )
A. B. C. D.
2. 2025年7月,我国科研人员在原子核的奇特衰变研究领域取得新进展,首次在实验上观测到新核素的自发衰变,衰变的核心方程为:。下列说法正确的是( )
A. 该反应为衰变
B. 增大压强可以加速的衰变
C. 一次衰变释放的能量等于的结合能与的结合能的差
D. 与的质量差等于衰变的质量亏损
3. 一跳伞者从直升飞机上跳下,忽略离开飞机时的初速度,其下降过程中距离地面高度随时间变化的规律如图中曲线所示,另一无人机同时由同一高度在其旁边匀速下降(设接近地面时可迅速调整运动方向,不会触地),无人机高度随时间变化的规律如图中直线所示,
已知和时刻图像的切线斜率与相同,则根据二者图像可以判断( )
A. 时刻二者竖直方向距离最远
B. 时刻跳伞者打开降落伞
C. 在时间内,的竖直位移大于的竖直位移
D. 在时间内,的竖直位移小于的竖直位移
4. 一条轻长绳放置在水平桌面上,俯视图如图甲所示,用手握住长绳的一端O,从t=0时刻开始用手带动O点沿垂直绳的方向(图甲中y轴方向)在水平面内做简谐运动,0~6s内O点的振动图像如图乙所示。t=5s时轻长绳上的波形图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 利用所学知识判断,对以下四幅图片叙述正确的是( )
A. 甲图中周期变化的磁场不能产生电磁波
B. 乙图中振荡电路电流正在减小
C. 丙图中强磁铁从铝管中静止下落做自由落体运动
D. 丁图中操作可使常开型干簧管(即初始状态两金属片断开)闭合
6. 如图(a),质量为的篮球从离地高度处静止下落,与地面发生一次非弹性碰撞后最高反弹至离地处,设篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比相同,若篮球反弹至最高处时,运动员向下拍球,对篮球施加一个向下的压力,持续作用至高度处撤去,使得篮球与地面第二次碰撞后恰好反弹至高度处,力的大小随高度的变化如图(b)所示,重力加速度为,不计空气阻力。则( )
A. 碰后速率与碰前速率之比为
B. 篮球第二次与地面碰撞的速度比第一次碰撞的速度小
C.
D.
7. 某风洞实验室可产生方向水平向左、大小随时间均匀增加的风力。如图所示,细杆两端固定,质量为的小球穿在细杆上。初始时刻,小球刚好能静止在细杆上。时刻起,开启风洞,小球受到水平向左的风力,。开始滑动瞬间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。细杆足够长,重力加速度为,.下列说法正确的是( )
A. 时,小球的加速度大小为
B. 时,小球的加速度大小为
C. 时间,小球所受摩擦力的冲量大小为
D. 时间,小球所受弹力的冲量方向垂直细杆向上
8. 一简易温度计的结构如图,长直玻璃管竖直固定,上端与玻璃球形容器相连,下端通过软管与柱形开口容器相连,用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变,上下移动柱形容器使左右水银面平齐时,长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度。下列说法正确的是( )
A. 当外界温度升高时,若保持玻璃管和柱形容器不动,则球形容器内气体密度变小
B. 当外界温度升高时,将柱形容器上移可使左右水银面齐平
C. 玻璃管M、N区间内的刻度数值由上至下逐渐减小
D. 玻璃管M、N区间内的刻度是均匀的
9. 类似光学折射,电场中质子束的“折射”可定义折射率(为入射角,为折射角),如图,长方形区域内有竖直电场,间电势差,质子(质量、电荷量)水平速度恒为,从边入射时速度与法线夹角为,从边出射时速度与法线夹角为,已知间距离为,下列说法正确的是( )
A. 电场的“折射率”
B. 当质子恰好发生“全反射”时,入射角满足
C. 若质子在电场中发生“全反射”,则入射点与出射点的水平距离满足
D. 仅增大电势差,“全反射”的临界角会增大
10. 如图所示,底面半径为的圆柱形桶固定在水平桌面上,橡皮筋一端与桶顶部圆心点相连,另一端从桶内隔板中央的光滑小孔点穿过后与质量为的小球P(可视为质点)相连。已知橡皮筋的劲度系数为且原长等于。当点到桶底面距离足够大时,给小球P适当的速度,可使其在水平面内做匀速圆周运动(如图甲所示),且运动过程中不与桶壁接触。当点到桶底面距离较小时,在底面圆心点处给小球P适当的速度,可使小球紧贴着底面沿直径做往复运动(如图乙所示),若与桶壁碰撞,可视为弹性碰撞。已知橡皮筋的弹性势能,为橡皮筋的形变量,小球P与桶底面间的动摩擦因数,取,下列说法正确的是( )
A. 当小球在水平面内做圆周运动(不与桶壁接触)时,速度越大,小球与底面的距离越小
B. 当小球在水平面内做圆周运动(不与桶壁接触)时,最大线速度为
C. 当时,在点给小球P初动能,小球将与桶壁碰撞2次
D. 当时,在点给小球P初动能,小球将停在距离点处
第II卷
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 图甲是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出,做平抛运动;同时小球B被松开,做自由落体运动。图乙是该装置的一次实验的数码相机连拍照片(每隔相同的时间自动拍摄一次),同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹。已知重力加速度为。
(1)由图乙的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
(2)图乙中,每个小方格的边长为,根据3号、5号和6号位置,可得平抛的初速度__________(用、表示)
(3)重新设计该实验,如图丙所示,光源位于点,紧靠着光源的前方有一个小球A,光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P。将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出,不计空气阻力,小球的影像P在屏幕上运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
12. 某实验小组利用压敏电阻设计可测量气体压强的实验电路,并验证等温条件下气体压强与体积的反比关系。该小组查阅资料得知,所用到的压敏电阻工作面受到的压力与阻值的关系如图甲所示,图中压力在到之间时,阻值与压力满足,该实验小组在此压力范围内进行实验。已知实验室大气压强为,压敏电阻工作面面积为。
该实验小组把压敏电阻(工作面向下)嵌入到活塞上,并设计了如图乙所示的电路图来进行实验,主要实验器材有:
微安表,内阻);
电阻箱;
电源E(电动势为,内阻不计);
开关K、导线若干。
(1)当工作面受到压力为,电流表示数为满偏,电阻箱接入阻值应为________,此时压敏电阻工作面所处的气体压强为________;
(2)打开针管的出气口,调节活塞位置至气体体积为,然后关闭出气口,缓慢推动针管活塞,记录多组针管内气体的体积以及与之对应的电流。实验过程中,推动过程一定要缓慢的原因是__________;
(3)如能验证一定质量的气体在等温条件下压强和体积满足反比关系,则在(2)过程中,当气体体积压缩为时,电流表示数应为________。
13. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比,即,是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,设行星绕太阳运动的轨道半径为。请你推导出太阳系中该常量的表达式。已知引力常量为,太阳的质量为。
(2)用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为,自转周期为,万有引力常量为.将地球视为半径为、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是,若在赤道地面称量,弹簧秤读数为,求比值的表达式。
14. 如图甲所示,在圆心为、半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示(图中、为已知量)。正方形单匝闭合线框质量为、边长也为,由均匀导线构成,固定在光滑水平面内,导线单位长度的电阻为,不计线框电感。求:
(1)时间内回路中的电流大小及方向(“顺时针”或“逆时针”);
(2)时,线框、两点的电势差及、两点的电势差;
(3)若闭合线框在时解除固定,同时将匀强磁场在极短时间内从线性减小为零,求线框在该极短时间内获得的速度的大小。
15. 如图所示,在空间直角坐标系中有一长方体区域,棱分别在轴、轴和轴上,侧面处放有一块绝缘薄板。在该区域内有沿轴负方向、磁感应强度为的匀强磁场。现有大量质量均为、电荷量均为的带电粒子从点以大小各不相同的初速度沿轴正方向射入该区域,粒子的初速度大小连续分布在范围内。粒子与绝缘薄板发生碰撞时,碰撞时间极短,电荷量保持不变,碰撞前后平行于板的分速度不变,垂直于板的分速度大小不变,方向反向。已知,,,不计粒子重力,不考虑粒子间的相互作用。
(1)求能到达中点的粒子的初速度大小;
(2)求初速度的粒子与绝缘薄板发生碰撞的次数;
(3)若长方体区域还存在沿轴正方向、大小可调的匀强电场。
①要使得第(2)中的粒子与绝缘薄板只碰撞1次,求场强大小需满足的条件;
②调节匀强电场的大小,使得所有粒子均不会从面射出,现研究到达面时速度方向与该平面平行的粒子,求出其中初速度最大的粒子到达面时的坐标。
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