内容正文:
六安一中2026届高三年级第十次月考
物理试卷
时间:75分钟 分值:100分
一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合要求的)
1. 2026年1月,中国EAST装置证实“托卡马克密度自由区”存在,为高密度运行提供新依据。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为,已知的比结合能为,的比结合能为,的比结合能为,光在真空中的传播速度为,半衰期为12.46年。下列说法正确的是( )
A. 核反应方程中X是
B. 核聚变时轻核间距离达到原子直径范围以内就可以
C. 核反应中的质量亏损可表示为
D. 在高温高压下半衰期会变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒,反应前质量数总和为,电荷数总和为;反应后质量数为4、电荷数为2,因此X的质量数必须为1、电荷数必须为0,为中子,故A错误;
B.核聚变时轻核间距离达到原子核直径范围以内,故B错误;
C.核反应释放能量,因此质量亏损,故C正确;
D.半衰期与温度压强无关,故D错误。
故选C。
2. 某同学研究绳波的形成与传播规律。取一条较长的软绳,用手握住一端A水平拉直后,沿竖直方向抖动,即可观察到绳波的形成。该同学先后两次抖动后,观察到如图中所示的甲、乙两个绳波,则下列关于手握一端A振动情况的描述,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知波形甲的振幅比波形乙的小,波形乙的形成时间比波形甲的早,在同一介质中传播,波速相同,由图可知甲的波长比乙的波长大,根据,则波形甲的周期大于波形乙的周期,由图还可判断波形甲的起振方向向下,波形乙的起振方向向上。
故选A。
3. A、B两物体的质量之比,它们以相同的初速度在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其图像如图所示。则在此过程中,关于A、B两物体,下列说法错误的是( )
A. 摩擦力的冲量之比是
B. 摩擦力做功之比是
C. 它们所受摩擦力之比是
D. 它们与水平面之间的动摩擦因数之比是
【答案】C
【解析】
【详解】A.A与B均只受摩擦力做匀减速直线运动,由动量定理,可得摩擦力的冲量之比,故A正确,不符题意;
B.由动能定理可知,可知克服摩擦力做功之比,故B正确,不符题意;
C.由,可知,由图像可知A与B的运动时间之比为1:2,则,故C错误,符合题意;
D.由摩擦力,可知,可得,故D正确,不符题意。
故选C。
4. 美国spacex公司计划在2026年对其发射的星链卫星进行降轨操作,降轨后的星链卫星,对我国天宫号空间站的安全造成很大的威胁。如图所示,假设某颗星链卫星降轨后的轨道为椭圆,天宫空间站轨道为圆形,两轨道在同一平面内,A、B是两轨道的交点。已知它们的周期相同,下列说法正确的是( )
A. 星链卫星在近地点的速度一定大于空间站的速度
B. 空间站卫星和星链卫星在A点处的向心加速度相同
C. 星链卫星与空间站在A处的速度有可能相同
D. 由于轨道有交点,经过一段时间后,它们一定会相遇
【答案】A
【解析】
【详解】A.若以星链卫星的近地点为半径做圆周运动的轨道,利用万有引力公式
解得,可知在该轨道上运动的物体速度大于空间站的速度,而从近地点的圆周轨道变轨到星链卫星所在的椭圆轨道,需要在近地点点火加速,则星链卫星在近地点的速度一定大于近地点的圆周轨道速度,大于空间站的速度,故A正确;
B.空间站的向心加速度指向地心,星链卫星的向心加速度沿椭圆A点的法向(不指向地心),方向不同,故B错误;
C.速度是矢量,做曲线运动的物体速度沿轨迹切线方向,星链卫星与空间站在A处的速度方向不同,故C错误;
D.因空间站与星链卫星的周期相同,椭圆长半径与圆轨道半径相等,由几何关系可得两交点连线即为椭圆轨道短轴,由于空间站与星链卫星仅运动周期相等,但是初始位置和相位可能不同,两者不一定相遇,例如两者均逆时针旋转,当空间站位于A点时,星链卫星处于近地点,星链卫星从近地点运动到B点所需时间由开普勒第二定律可知小于,此时空间站旋转角度小于,两者无相遇可能;星链卫星从远地点运动到A点所需时间由开普勒第二定律可知大于且小于,此时空间站由B点逆时针旋转角度大于,两者无相遇可能,综上两者可能存在不会相遇的情况,故D错误。
故选A。
5. 环保人员在一次检查时发现,有一根截面为圆形的排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置,管口离地面有一定的高度,如图所示。管道内始终充满污水,污水不可压缩且没有黏滞性,污水在空中不散开。环保人员随身只携带了一把卷尺,他测出管道口的截面直径为,管口离地高度为,污水落点到管口的水平分位移为,已知远小于,污水密度为,当地重力加速度为,空气阻力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 污水在空中的轨迹为一段圆弧
B. 污水离开管口的速度为
C. 空中污水的质量为
D. 该管道每秒排出污水的体积为
【答案】D
【解析】
【详解】ABD.污水从管口排出做平抛运动,轨迹为抛物线,设水流速度为v,根据平抛运动规律,在水平方向,有
在竖直方向,有
联立解得污水离开管口的速度为
该管道每秒排出污水的体积为
故AB错误,D正确;
C.空中污水的质量为
故C错误。
故选D。
6. 心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路,由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电,对电容器充电。除颤时,经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏,使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV,电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0,完成一次电击,则( )
A. 本次放电通过人体的电荷量为0.08C
B. 放电时,通过线圈L的电流方向自左向右
C. 电容器充电至3.0kV时,电容为
D. 线圈的自感系数越大,放电脉冲电流的放电时间越短
【答案】B
【解析】
【详解】A.本次放电通过人体的电荷量为,故A错误;
B.由图可知,电容器上极板带正电,下极板带负电,故放电时,通过线圈L的电流方向自左向右,故B正确;
C.电容由电容器本身的性质决定,与电压无关,故电容器充电至3.0kV时,电容仍为,故C错误;
D.线圈的自感系数越大,线圈阻碍电流变化的能力越强,电流变化越慢,放电脉冲电流的放电时间越长,故D错误。
故选B。
7. 现代科学研究中常用电子感应加速器获得高速电子,甲图为电子感应加速器的侧视图,电磁铁产生的磁场随电磁铁线圈中电流的大小发生变化;乙图为磁极之间真空室的俯视图。真空室中有一个质量为,电荷量为,初速度为零的电子,在变化的磁场中做半径为(恒定不变)的加速圆周运动。垂直穿过圆形轨道面的磁场的磁感应强度随时间变化的关系如图丙所示,在电子加速过程中忽略相对论效应,不计电子重力。则下列判断正确的是( )
A. 电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力
B. 电子加速运动一周增加的动能为
C. 电子做圆周运动的向心加速度大小恒定
D. 保持通入螺线管的电流大小不变,可使电子不断加速
【答案】B
【解析】
【详解】A.洛伦兹力始终与电子速度方向垂直,不做功,不能作为加速的驱动力;电子加速的驱动力是感生电场的电场力,故A错误;
B.根据法拉第电磁感应定律,电子轨道围成区域的感生电动势为
由丙图得
轨道面积
代入可得
根据动能定理,电子运动一周,动能增加量等于电场力做功,故B正确;
C.洛伦兹力提供向心力
电子加速过程中,速度不断增大,轨道处磁感应强度也不断增大,因此向心加速度会持续增大,不是恒定值,故C错误;
D.电子感应加速器的原理是变化的磁场激发感生电场,使电子持续加速。要维持电子不断加速,需要磁场持续增强,而磁场由螺线管的电流产生,因此必须增大通入螺线管的电流,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,左右两侧导轨间距分别为d、2d,并处于竖直向下的磁场中,磁感应强度大小分别为2B和B。半圆弧形导体棒ab、cd恰好分别与两侧导轨相切,材料相同,电阻率为,横截面积均为S。初始时两棒静止,两棒中点连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧,两导体棒在所处磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内。导体棒始终与导轨相切,且接触良好。导轨足够长且电阻不计,则( )
A. 弹簧伸展过程中回路中产生顺时针方向的电流
B. ab速率为v时,cd所受安培力大小为
C. 整个运动过程中,ab和cd的路程之比为1:2
D. 整个运动过程中,通过ab的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.弹簧伸展过程中,左移、右移,根据右手定则可知,回路中产生逆时针方向的电流,故A错误;
B.棒有效切割长度为,半圆弧长为,质量
处于磁场中,电阻
棒有效切割长度为,半圆弧长为,质量
则
处于磁场中,电阻
和受到的安培力大小分别为,
两力大小相等、方向相反,对和组成的系统,总合外力为0,系统动量守恒,有
代入,可得
总感应电动势
总电阻
电流
的安培力,故B错误;
C.任意时刻满足动量守恒
对等式两边乘时间,并求和可得
解得,故C错误;
D.任意时刻回路中的电流为
在极短的时间内,有
对等式两边求和,可得
由,
联立解得,故D正确。
故选D。
二、多选题(本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
9. 有一条河流,河水流量为,落差为。现利用它来发电,水电站的总效率为40%,发电机的输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离高压输电,两地间输电线的总电阻为,升压变压器原副线圈匝数比为1∶8,用户所需要电压为,,水的密度,下列说法不正确的是( )
A. 发电站的输出功率为
B. 远距离输电的效率约为90%
C. 降压变压器原、副线圈匝数比为
D. 降压变压器原、副线圈匝数比为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.发电站的输出功率等于水流重力势能的功率乘以总效率
代入数据解得,故A正确
B.根据理想变压器电压与匝数成正比,有
解得升压变压器副线圈电压U2=3200V
输电电流
输电线损耗功率
输电效率,故B错误;
CD.输电线电压损失
降压变压器原线圈电压
降压变压器匝数比,C正确,D错误。
本题选不正确的,故选BD。
10. 如图,竖直平面内有一光滑绝缘轨道,取竖直向上为y轴正方向,轨道形状满足曲线方程y=x2。质量为m、电荷量为q(q>0)的小圆环套在轨道上,空间有与x轴平行的匀强电场,电场强度大小,圆环恰能静止在坐标(1,1)处,不计空气阻力,重力加速度g大小取10m/s2。若圆环由(3,9)处静止释放,则( )
A. 在(0,0)处速率为m/s
B. 在(1,1)处加速度为零
C. 恰能运动到(−3,9)处
D. 在(−1,1)处机械能最小
【答案】AD
【解析】
【详解】CD.由题意可知,圆环所受的电场力平行于x轴向右,如图所示
圆环所受重力与电场力的合力为
又
根据题意可知,坐标(1,1)处是等效最低点,过(1,1)作轨道的切线,再过坐标(3,9)作该切线的平行线,如图所示,根据题意写出该平行线的方程为
即
设该平行线与轨道的交点为A,则A点的坐标满足方程,
解得A点的坐标为(−1,1),则圆环恰能运动到(−1,1)处,圆环运动到该位置时,克服静电力做功最多,故机械能最小,故C错误,D正确;
B.圆环做曲线运动,在(1,1)处加速度一定不为零,故B错误;
A.设圆环到达(0,0)处时的速度大小为v,则圆环由(3,9)处静止释放运动到(0,0)处的过程,由动能定理得
又,联立得,故A正确。
故选AD。
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 某物理兴趣小组在用如图甲所示的双缝干涉实验装置测定光的波长实验中,通过目镜成功观察到光屏上的干涉条纹。
(1)某同学在实验过程中通过有关操作使干涉条纹由图乙变为图丙,他的操作是以下的哪项( )
A. 换用长度更长的遮光筒
B. 增大单缝到双缝的距离
C. 换用间距更小的双缝
D. 红色滤光片换成紫色滤光片
(2)在用游标卡尺测定某干涉条纹位置时,得到卡尺上的示数如图所示,则该干涉条纹位置是___________cm。
(3)在测定某单色光波长的实验中,测得光源到单缝间距为,单缝到双缝间距为,双缝到光屏间距为,单缝宽为,双缝间距为,测得连续五条亮纹位置,其中第一条纹位置为x1,第五条纹位置为(),则该单色光的波长为___________。
(4)由杨氏双缝干涉条纹间距公式可知,对于单色光而言,其波长为定值,干涉图样应为等距的明暗相间的条纹,但物理教科书中所给的干涉图样并非如此,只有在靠近中央部分的条纹是等距的,边缘部分的间距变_______(选填“窄”或“宽”),有兴趣的同学可以探究其原因。
【答案】(1)D (2)1.725
(3)
(4)宽
【解析】
【小问1详解】
干涉条纹由图乙变为图丙,观察到的条纹增加,即条纹间距减小,由公式得
AB.换用长度更长的遮光筒会使条纹间距变大,增大单缝到双缝的距离,条纹间距不变,故A错误,B错误;
C.换用间距更小的双缝,即减小,则条纹间距增大,故C错误;
D.红色滤光片换成紫色滤光片,即变小,则条纹间距减小,故D正确。
故选D。
【小问2详解】
由图可知,该干涉条纹位置是
【小问3详解】
根据题意可知,条纹间距为
由公式有
联立解得
【小问4详解】
如图所示
由于,所以可认为为直角三角形,根据三角函数关系有
另外
消去得
当两列波的路程差为波长的整数倍,即()时出现亮条纹,即亮条纹中心的位置为
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是
对于单色光而言,其波长为定值,干涉图样应为等距的明暗相间的条纹,但上述推导的前提是很小,在靠近的位置,很小,上述推导是成立的;但当离较远的位置,较大,不再满足
而是
因此推导的结果为,即只有在靠近中央部分的条纹是等距的,边缘部分的间距变宽。
12. 为测量水果电池的电动势和内阻,两个实验小组进行了实验。所用器材有:电流表A、电压表V、电阻箱、开关及导线若干。完成下列填空:
(1)两实验小组用铜片、锌片和某种水果共同制成一个水果电池。
(2)小组一设计了如图(a)所示的电路,测量该水果电池的电动势和内阻。
①开关闭合前,将电阻箱的阻值调到________(填“0”或“最大值”)。闭合开关,多次调节电阻箱的阻值,并记录其阻值R及电流表的相应示数I。
②根据I和R计算出电压U,作出图像,得到电动势E为0.80V,内阻r为3448Ω。
(3)小组二设计了如图(b)所示的电路,测量该水果电池的电动势和内阻。
①在保证器材安全的前提下,多次调节电阻箱的阻值,并记录其阻值R及电压表的相应示数。
②根据和R计算出电流,作出图像,如图(c)所示。由图(c)可得电动势________V(保留两位有效数字)。
(4)两个小组完成实验后,交流讨论发现测得的该水果电池的电动势及内阻差异较大。用和分别表示电流表、电压表内阻,表示水果电池内阻的真实值。根据实验相对误差,从实验原理角度分析,小组一测内阻的相对误差 ________(用、表示),小组二测内阻的相对误差 ________(用、表示),采用类似方法分析电动势的相对误差。可查电流表和电压表内阻值,进而确定两个小组中较合理方案。
【答案】 ①. 最大值 ②. 0.42##0.41##0.43 ③. ④.
【解析】
【详解】[1]为了保护电路,开关闭合前,应将电阻箱的阻值调到最大值。
[2]对于图(b),根据闭合电路欧姆定律有
变形可得,即纵截距为电动势,斜率绝对值为内阻,从图(c)中选取分布于直线且与坐标纸纵横交点的两组、数据,分别为 ,和,,将这两组数据分别代入组成方程组并求解得,
[3]设电动势的真实值为,对于图(a),若将电流表看成理想电表,有,即
若不将电流表看成理想电表,有,即
得,则
[4]对于图(b),若将电压表看成理想电表,有,即
若不将电压表看成理想电表,有
整理得,得
则
四、解答题(13题10分,14题15分,15题17分,共42分)
13. 如图,上端封闭的竖直长玻璃管中封有长度为的水银柱。开口向下时,其上端封闭空气柱长度为,已知大气压强,玻璃管导热良好,且室温不变,求:
(1)若将玻璃管翻转至开口向上放置,则此时封闭空气柱长度为多少?
(2)若将开口向下的玻璃管竖直插入足够深的水银槽,稳定后,发现上方封闭气体长度变为,则玻璃管下端管内外水银液面高度差H为多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【详解】(1)开口向下时,上端封闭气体压强为,则有
解得
开口向上时,封闭气体压强为,则有
解得
设玻璃管横截面积S,由玻意耳定律得
联立解得
(2)插入水银槽后,设封闭气体压强为,由玻意耳定律得
解得
设管中下端气体压强为,则有
而又有
解得
14. 如图所示,竖直面内光滑圆弧轨道最低点C与水平面平滑连接,圆弧轨道半径为R,圆心角,水平面上B点左侧光滑,右侧粗糙。一根轻弹簧放在水平面上,其左端连接在固定挡板上,右端自由伸长到B点。现将质量为m的物块放在水平面上,并向左压缩弹簧到位置A,由静止释放物块,物块被弹开后刚好不滑离圆弧轨道,物块与BC段间的动摩擦因数为0.5,BC段的长度也为R,重力加速度为g,物体视为质点。求:
(1)物块运动到圆弧轨道C点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块在A位置时弹簧的弹性势能;
(3)调整弹簧的压缩量,物块由静止释放,其轨迹的最高点恰好与O点等高(图中未画出),则在时物块的动能为多大?
【答案】(1)
(2)mgR (3)
【解析】
【小问1详解】
设物块第一次到达C点时的速度为,物块刚好能到达D点时速度为零,物块从C点运动到D点的过程,由机械能守恒定律得
解得
物块在C点时,由牛顿第二定律得
解得轨道对物块的支持力大小
【小问2详解】
物块从A点运动到C点的过程,根据能量守恒定律得
解得
【小问3详解】
设物块运动到D点的速度为,物块离开D点后做斜抛运动,在D点竖直方向的分速度为,从D点到最高点的过程,由运动学得
则得
对D点速度分解可知水平方向速度
在时物块的动能
解得
15. 如图1所示,长方体区域的上表面OABC为一正方形,以O点为坐标原点建立图示的空间直角坐标系,yOz平面的左侧存在沿z轴正向的匀强磁场,yOz平面右侧的长方体区域内存在沿y轴正方向的匀强磁场,且随时间的变化规律如图2所示(取沿y轴正向为正),两区域的磁感应强度大小相等。0时刻从空间坐标(,,)的M点(图中未标出)发射一比荷为k的正粒子,粒子的初速度大小为,方向与x轴正方向的夹角,一段时间后粒子恰沿x轴正向从O点进入长方体区域,最后恰从B点沿x轴正向射出,不计粒子的重力,求:
(1)磁场的磁感应强度的大小。
(2)正方形OABC边长a满足的条件。
(3)若正方形OABC的边长,长方体区域的高度,当该正粒子经过O点时,立即在长方体区域内加上沿y轴负向的匀强电场,粒子最后恰从点射出,求所加匀强电场的电场强度及粒子经过点时的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
带电粒子从M点运动至O点的径迹如图甲所示,则由几何关系
由洛伦兹力提供向心力
解得,
【小问2详解】
带电粒子在磁场中的运动周期
粒子0时刻发出后经过进入磁场,此后每经过,方向改变一次,因而带电粒子在正方形OABC区域内的运动情况如图乙所示
则有(n=1,2,3…)
【小问3详解】
设带电粒子从O点运动至B'点经历的时间为,在xOz平面内有
y轴负方向上有
联立解得
经过点时y轴负向的速度
其速度大小
解得
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六安一中2026届高三年级第十次月考
物理试卷
时间:75分钟 分值:100分
一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合要求的)
1. 2026年1月,中国EAST装置证实“托卡马克密度自由区”存在,为高密度运行提供新依据。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为,已知的比结合能为,的比结合能为,的比结合能为,光在真空中的传播速度为,半衰期为12.46年。下列说法正确的是( )
A. 核反应方程中X是
B. 核聚变时轻核间距离达到原子直径范围以内就可以
C. 核反应中的质量亏损可表示为
D. 在高温高压下半衰期会变大
2. 某同学研究绳波的形成与传播规律。取一条较长的软绳,用手握住一端A水平拉直后,沿竖直方向抖动,即可观察到绳波的形成。该同学先后两次抖动后,观察到如图中所示的甲、乙两个绳波,则下列关于手握一端A振动情况的描述,正确的是( )
A. B.
C. D.
3. A、B两物体的质量之比,它们以相同的初速度在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其图像如图所示。则在此过程中,关于A、B两物体,下列说法错误的是( )
A. 摩擦力的冲量之比是
B. 摩擦力做功之比是
C. 它们所受摩擦力之比是
D. 它们与水平面之间的动摩擦因数之比是
4. 美国spacex公司计划在2026年对其发射的星链卫星进行降轨操作,降轨后的星链卫星,对我国天宫号空间站的安全造成很大的威胁。如图所示,假设某颗星链卫星降轨后的轨道为椭圆,天宫空间站轨道为圆形,两轨道在同一平面内,A、B是两轨道的交点。已知它们的周期相同,下列说法正确的是( )
A. 星链卫星在近地点的速度一定大于空间站的速度
B. 空间站卫星和星链卫星在A点处的向心加速度相同
C. 星链卫星与空间站在A处的速度有可能相同
D. 由于轨道有交点,经过一段时间后,它们一定会相遇
5. 环保人员在一次检查时发现,有一根截面为圆形的排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置,管口离地面有一定的高度,如图所示。管道内始终充满污水,污水不可压缩且没有黏滞性,污水在空中不散开。环保人员随身只携带了一把卷尺,他测出管道口的截面直径为,管口离地高度为,污水落点到管口的水平分位移为,已知远小于,污水密度为,当地重力加速度为,空气阻力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 污水在空中的轨迹为一段圆弧
B. 污水离开管口的速度为
C. 空中污水的质量为
D. 该管道每秒排出污水的体积为
6. 心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路,由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电,对电容器充电。除颤时,经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏,使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV,电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0,完成一次电击,则( )
A. 本次放电通过人体的电荷量为0.08C
B. 放电时,通过线圈L的电流方向自左向右
C. 电容器充电至3.0kV时,电容为
D. 线圈的自感系数越大,放电脉冲电流的放电时间越短
7. 现代科学研究中常用电子感应加速器获得高速电子,甲图为电子感应加速器的侧视图,电磁铁产生的磁场随电磁铁线圈中电流的大小发生变化;乙图为磁极之间真空室的俯视图。真空室中有一个质量为,电荷量为,初速度为零的电子,在变化的磁场中做半径为(恒定不变)的加速圆周运动。垂直穿过圆形轨道面的磁场的磁感应强度随时间变化的关系如图丙所示,在电子加速过程中忽略相对论效应,不计电子重力。则下列判断正确的是( )
A. 电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力
B. 电子加速运动一周增加的动能为
C. 电子做圆周运动的向心加速度大小恒定
D. 保持通入螺线管的电流大小不变,可使电子不断加速
8. 如图所示,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,左右两侧导轨间距分别为d、2d,并处于竖直向下的磁场中,磁感应强度大小分别为2B和B。半圆弧形导体棒ab、cd恰好分别与两侧导轨相切,材料相同,电阻率为,横截面积均为S。初始时两棒静止,两棒中点连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧,两导体棒在所处磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内。导体棒始终与导轨相切,且接触良好。导轨足够长且电阻不计,则( )
A. 弹簧伸展过程中回路中产生顺时针方向的电流
B. ab速率为v时,cd所受安培力大小为
C. 整个运动过程中,ab和cd的路程之比为1:2
D. 整个运动过程中,通过ab的电荷量为
二、多选题(本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
9. 有一条河流,河水流量为,落差为。现利用它来发电,水电站的总效率为40%,发电机的输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离高压输电,两地间输电线的总电阻为,升压变压器原副线圈匝数比为1∶8,用户所需要电压为,,水的密度,下列说法不正确的是( )
A. 发电站的输出功率为
B. 远距离输电的效率约为90%
C. 降压变压器原、副线圈匝数比为
D. 降压变压器原、副线圈匝数比为
10. 如图,竖直平面内有一光滑绝缘轨道,取竖直向上为y轴正方向,轨道形状满足曲线方程y=x2。质量为m、电荷量为q(q>0)的小圆环套在轨道上,空间有与x轴平行的匀强电场,电场强度大小,圆环恰能静止在坐标(1,1)处,不计空气阻力,重力加速度g大小取10m/s2。若圆环由(3,9)处静止释放,则( )
A. 在(0,0)处速率为m/s
B. 在(1,1)处加速度为零
C. 恰能运动到(−3,9)处
D. 在(−1,1)处机械能最小
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 某物理兴趣小组在用如图甲所示的双缝干涉实验装置测定光的波长实验中,通过目镜成功观察到光屏上的干涉条纹。
(1)某同学在实验过程中通过有关操作使干涉条纹由图乙变为图丙,他的操作是以下的哪项( )
A. 换用长度更长的遮光筒
B. 增大单缝到双缝的距离
C. 换用间距更小的双缝
D. 红色滤光片换成紫色滤光片
(2)在用游标卡尺测定某干涉条纹位置时,得到卡尺上的示数如图所示,则该干涉条纹位置是___________cm。
(3)在测定某单色光波长的实验中,测得光源到单缝间距为,单缝到双缝间距为,双缝到光屏间距为,单缝宽为,双缝间距为,测得连续五条亮纹位置,其中第一条纹位置为x1,第五条纹位置为(),则该单色光的波长为___________。
(4)由杨氏双缝干涉条纹间距公式可知,对于单色光而言,其波长为定值,干涉图样应为等距的明暗相间的条纹,但物理教科书中所给的干涉图样并非如此,只有在靠近中央部分的条纹是等距的,边缘部分的间距变_______(选填“窄”或“宽”),有兴趣的同学可以探究其原因。
12. 为测量水果电池的电动势和内阻,两个实验小组进行了实验。所用器材有:电流表A、电压表V、电阻箱、开关及导线若干。完成下列填空:
(1)两实验小组用铜片、锌片和某种水果共同制成一个水果电池。
(2)小组一设计了如图(a)所示的电路,测量该水果电池的电动势和内阻。
①开关闭合前,将电阻箱的阻值调到________(填“0”或“最大值”)。闭合开关,多次调节电阻箱的阻值,并记录其阻值R及电流表的相应示数I。
②根据I和R计算出电压U,作出图像,得到电动势E为0.80V,内阻r为3448Ω。
(3)小组二设计了如图(b)所示的电路,测量该水果电池的电动势和内阻。
①在保证器材安全的前提下,多次调节电阻箱的阻值,并记录其阻值R及电压表的相应示数。
②根据和R计算出电流,作出图像,如图(c)所示。由图(c)可得电动势________V(保留两位有效数字)。
(4)两个小组完成实验后,交流讨论发现测得的该水果电池的电动势及内阻差异较大。用和分别表示电流表、电压表内阻,表示水果电池内阻的真实值。根据实验相对误差,从实验原理角度分析,小组一测内阻的相对误差 ________(用、表示),小组二测内阻的相对误差 ________(用、表示),采用类似方法分析电动势的相对误差。可查电流表和电压表内阻值,进而确定两个小组中较合理方案。
四、解答题(13题10分,14题15分,15题17分,共42分)
13. 如图,上端封闭的竖直长玻璃管中封有长度为的水银柱。开口向下时,其上端封闭空气柱长度为,已知大气压强,玻璃管导热良好,且室温不变,求:
(1)若将玻璃管翻转至开口向上放置,则此时封闭空气柱长度为多少?
(2)若将开口向下的玻璃管竖直插入足够深的水银槽,稳定后,发现上方封闭气体长度变为,则玻璃管下端管内外水银液面高度差H为多少?
14. 如图所示,竖直面内光滑圆弧轨道最低点C与水平面平滑连接,圆弧轨道半径为R,圆心角,水平面上B点左侧光滑,右侧粗糙。一根轻弹簧放在水平面上,其左端连接在固定挡板上,右端自由伸长到B点。现将质量为m的物块放在水平面上,并向左压缩弹簧到位置A,由静止释放物块,物块被弹开后刚好不滑离圆弧轨道,物块与BC段间的动摩擦因数为0.5,BC段的长度也为R,重力加速度为g,物体视为质点。求:
(1)物块运动到圆弧轨道C点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块在A位置时弹簧的弹性势能;
(3)调整弹簧的压缩量,物块由静止释放,其轨迹的最高点恰好与O点等高(图中未画出),则在时物块的动能为多大?
15. 如图1所示,长方体区域的上表面OABC为一正方形,以O点为坐标原点建立图示的空间直角坐标系,yOz平面的左侧存在沿z轴正向的匀强磁场,yOz平面右侧的长方体区域内存在沿y轴正方向的匀强磁场,且随时间的变化规律如图2所示(取沿y轴正向为正),两区域的磁感应强度大小相等。0时刻从空间坐标(,,)的M点(图中未标出)发射一比荷为k的正粒子,粒子的初速度大小为,方向与x轴正方向的夹角,一段时间后粒子恰沿x轴正向从O点进入长方体区域,最后恰从B点沿x轴正向射出,不计粒子的重力,求:
(1)磁场的磁感应强度的大小。
(2)正方形OABC边长a满足的条件。
(3)若正方形OABC的边长,长方体区域的高度,当该正粒子经过O点时,立即在长方体区域内加上沿y轴负向的匀强电场,粒子最后恰从点射出,求所加匀强电场的电场强度及粒子经过点时的速度大小。
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