内容正文:
高三物理
范围:高考全部内容
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 如图所示为某手机电池照片,上面“3000 mAh”表明了这块电池的容量,容量这个物理量的国际单位应该是( )
A. 瓦特(W) B. 焦耳(J) C. 库仑(C) D. 伏特(V)
【答案】C
【解析】
【详解】A.瓦特是功率的国际单位,不是电池容量对应物理量的国际单位,故A错误;
B.焦耳是功或能量的国际单位,不是电荷量的国际单位,故B错误;
C.电池容量标注为 ,其中 是电流与时间的乘积单位,由 可知其表示电荷量,电荷量的国际单位是库仑,故C正确;
D.伏特是电压的国际单位,不是电荷量的国际单位,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,理想变压器原线圈匝数大于副线圈匝数,下列说法正确的是( )
A. 原线圈电压大于副线圈电压
B. 原线圈电流大于副线圈电流
C. 原线圈输入功率大于副线圈输出功率
D. 原线圈每匝磁通量大于副线圈每匝磁通量
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据变压器原理,有
理想变压器原线圈匝数大于副线圈匝数,因此原线圈电压大于副线圈电压,故A正确;
BC.理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等,即
结合,
可知
故原线圈电流小于副线圈电流,故B、C错误;
D.理想变压器忽略漏磁,原、副线圈每匝的磁通量相等,即,故D错误。
故选A。
3. 有A、B两辆汽车在时刻从同一条公路上的同一点出发开始运动,如图所示的图像中图线①、②分别描述A、B两辆汽车的位移x随时间t的变化情况。下列说法正确的是( )
A. 时间内,B车做匀减速直线运动
B. 时刻,A、B两车之间的距离最大
C. 时间内,A、B两车运动方向相同
D. 时间内,A、B两车平均速度相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.时间内,B车沿负方向做匀速直线运动,A错误;
B.时刻,A、B两车的位移相等,可知两车相遇,B错误;
C.时间内,A沿正方向做匀速直线运动,B沿负方向做匀速直线运动,两车运动方向相反,C错误;
D.时间内,A、B两车的位移相等,时间相等,则平均速度相等,D正确。
故选D。
4. 如图所示,两个质量相同的小球甲、乙用轻绳连接后悬挂在一轻质弹簧下端,整个系统处于静止状态,不计空气阻力。某时刻剪断轻绳,下列说法正确的是( )
A. 剪断轻绳瞬间,小球甲的加速度大小为零
B. 剪断轻绳瞬间,小球乙立即失去惯性
C. 剪断轻绳后,小球甲上升过程中机械能一直增大
D. 剪断轻绳后,小球乙落地前的机械能一直增加
【答案】C
【解析】
【详解】A.剪断轻绳瞬间,弹簧弹力不变,小球甲受弹力大于自身重力,加速度大小不为零,故A错误;
B.惯性是物体的固有属性,仅和质量有关,任何运动状态下物体都具有惯性,故B错误;
C.剪断轻绳后,小球甲上升过程中,弹力对甲做正功,机械能一直增大,故C正确;
D.剪断轻绳后,小球乙落地前只有重力做功,机械能不变,故D错误;
故选C。
5. 有两个不等高的三角形波相向而行,时波形图如图所示。已知波速均为10 cm/s,在时,介质中处质点的位移为( )
A. 2 cm B. 4 cm C. 6 cm D. 8 cm
【答案】A
【解析】
【详解】在时,两列波各自沿传播方向传播了
则右侧波在x=0处质点引起的位移为y1=4cm;左侧波在x=0处质点引起的位移为y2=-2cm,根据叠加原理可知介质中处质点的位移为y=y1+y2=2cm。
故选A。
6. 如图所示,一定质量的理想气体可以通过两种不同的过程ACB和ADB从状态A变化到状态B。当通过路径ACB时,系统从外界吸收60J的热量,系统对外做功30J。如果通过路径ADB,系统对外做功为10J。那么在路径ADB中,系统从外界吸收的热量为( )
A. 100J B. 80J C. 60J D. 40J
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知当通过路径ACB时,,,由热力学第一定律可知
因为一定质量理想气体的内能只与温度有关,通过路径ADB与通过路径ACB时内能变化量相等,,则
故选D。
7. 如图所示,在平面直角坐标中,y轴左侧存在沿y轴正向的匀强电场,y轴右侧存在与平面垂直、方向向里的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度大小为B,P位于x轴上,某时刻一带负电的粒子从P以与x轴成角的初速度射出,经过电场偏转后,以垂直于y轴的速度进入磁场,经磁场偏转后以垂直x轴的速度打到x轴上。不计粒子重力,则匀强电场的电场强度E的大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】经分析可知,粒子在磁场中轨迹的圆心位于原点O,设粒子在磁场中运动时的速度为,由洛伦兹力充当向心力可得
解得半径
粒子在电场中可逆向看成做类平抛运动,有,,
又
联立解得
故选A。
8. 一个小球从半径为r的圆柱形房间的地面中心,以与水平方向成θ角的方向、大小为的初速度射出,小球与墙壁和天花板共发生三次碰撞后回到发射点,每次碰撞后沿接触面的分速度不变、垂直于接触面的分速度原速反弹。若小球从开始发射到返回发射点的时间为T,碰撞的时间忽略不计,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球的运动可以分解为水平方向和竖直方向。在水平方向上,小球碰撞只改变速度方向,不改变速率,分速度大小为
在竖直方向上,小球初速度向上,最后回到地面发射点。小球与墙壁和天花板共发生三次碰撞,根据对称性可知,小球与天花板碰撞1次,与墙壁碰撞2次。在水平方向上,总路程为
根据匀速运动公式
可得
解得
故选B。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 下列有关开普勒提出的行星运动定律的叙述正确的是( )
A. 行星绕太阳运动的周期与轨道半长轴成正比
B. 开普勒第三定律只适用于太阳系行星围绕太阳的运动
C. 太阳位于行星椭圆轨道的一个焦点上
D. 行星近日点的运行速度大于它在远日点的运行速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据开普勒第三定律(与中心天体有关的常量),行星运动周期的平方与轨道半长轴的三次方成正比,并非周期与半长轴成正比,故A错误;
B.开普勒第三定律不仅适用于太阳系行星绕太阳的运动,也适用于其他天体系统(如卫星绕行星运动、其他恒星系的行星运动),故B错误;
C.开普勒第一定律指出:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在行星椭圆轨道的一个焦点上,故C正确;
D.根据开普勒第二定律,行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积,近日点行星到太阳的距离更小,因此运行速度更大,远日点运行速度更小,故D正确。
故选CD。
10. 如图所示,直流电源a、b两极与线圈①、开关S构成闭合电路,线圈②与电流表构成闭合电路。已知线圈①产生的磁感线如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电源的a为正极,b为负极
B. 开关S断开瞬间,线圈②产生的磁场与线圈①的磁场方向相同
C. 开关S断开瞬间,线圈②产生的磁场与线圈①的磁场方向相反
D. 开关S断开瞬间,线圈②产生的电流从电流表c接线柱流入
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据右手螺旋定则,可知电源的a为正极,b为负极,A正确;
BCD.根据楞次定律,可判断开关S断开瞬间,线圈②产生的磁场与线圈①的磁场方向相同,线圈②产生的电流从电流表d接线柱流入,c接线柱流出,B正确,CD错误;
故选AB。
11. 如图所示,一匀强电场平行于矩形ABCD,其中,。一电子从A点运动到B点,静电力做功;再从B点运动到C点,静电力做功6eV。已知C点的电势为零,下列说法正确的是( )
A. D点的电势为 B. 电子在A点时电势能为3eV
C. 电场强度的大小为20V/m D. 电场强度的方向从D点指向B点
【答案】BC
【解析】
【详解】A.已知C点的电势为零,即;电子从B点运动到C点,静电力做功6eV,则有
解得
又
解得
又电子从A点运动到B点,静电力做功,则有
解得
又
解得
在匀强电场中,任意两条平行且等距的线段,其两端的电势差相等,则有
又
联立解得,故A错误;
B.根据电势能的定义式,可得电子在A点时电势能为,故B正确;
C.取BC连线的中点M,可知该点的电势为,与A点的电势相等,连接AM,可知AM为-3V的等势线,过B点作出-6V的等势线,该等势线与AM平行,如图所示
过B点作垂直AM的直线BN交于N点,已知,,根据勾股定理,可得
根据几何关系有
解得
故电场强度的大小为,故C正确;
D.根据电场线垂直等势线的特点,可知电场强度的方向从D点指向等势线AM,故D错误。
故选BC。
12. 如图所示,长度为2l的长木板固定在水平桌面上,长木板中点左侧光滑,中点右侧粗糙。轻绳跨过定滑轮后一端系在质量为4m的滑块A上,另一端系在一质量为m的滑块B上,滑块A在轻绳拉力的作用下从长木板最左端由静止开始运动,到最右端时速度为零。已知重力加速度为g,水平桌面足够高。下列说法正确的是( )
A. 滑块A的最大速度为
B. 加速阶段轻绳的拉力大小为0.5mg
C. 减速阶段轻绳的拉力大小为1.2mg
D. 滑块A与长木板之间的动摩擦因数为0.1
【答案】AC
【解析】
【详解】A.刚释放B后滑块A与B一起向右运动,应用牛顿第二定律有
解得
运动距离为l时,根据运动学公式
可解得滑块A的最大速度为,故A正确
B.对A受力分析,有,故B错误;
C.滑块运动距离时,A与B做减速运动,由于速度刚好减为0,根据对称性可知加速度
此时对B受力分析,有
解得绳上拉力为,故C正确;
D.针对第二段减速运动对A分析,有
解得,故D错误。
故选AC。
13. 如图所示,轻弹簧上端固定在O点,O点正下方的水平面上A点放有一滑块,滑块通过细绳与弹簧下端相连,位于点的定滑轮与细绳相切。可视为质点的滑块静止在A点时对水平面的压力等于其重力的一半,此时弹簧的伸长量刚好等于、A两点之间的距离。某时刻给滑块一个水平向左、大小等于滑块重力的拉力F,使滑块从A点开始向左运动,当滑块运动到P点时位移为l,速度为零。已知弹簧弹性势能与形变量x、劲度系数k之间的关系为,滑块与水平面间的动摩擦因数为0.25,重力加速度为g。滑块运动的过程中弹簧始终在弹性限度内,则滑块经过AP中点时( )
A. 对地面的压力大小为 B. 对地面的压力大小为
C. 速度大小为 D. 速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.设、A两点之间的距离为。滑块静止在A点时,由受力平衡
由题知滑块静止在A点时对水平面的压力等于其重力的一半,由牛顿第三定律可得
可得
设滑块在运动过程中弹簧的形变量为,细绳和水平方向夹角为,在任何位置竖直方向始终受力平衡,有
由于
解得
由此可得滑块在运动过程中地面对滑块的支持力保持不变,由牛顿第三定律可得滑块经过AP中点时对地面的压力大小为。故A错误,B正确;
CD.设滑块到达P点时弹簧的形变量为,弹簧弹力做功与弹性势能的关系
由动能定理可得
解得
设滑块经过AP中点时弹簧的形变量为,弹簧弹力做功与弹性势能的关系
由动能定理可得
解得。故C错误,D正确。
故选BD。
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
14. 研究光电效应的实验装置如图1所示,实验器材有光电管、电压表、微安表、滑动变阻器、电源、单刀双掷开关等。
(1)如果要研究入射光频率与遏止电压之间的关系,单刀双掷开关S应与__________(选填“1”或“2”)相连。
(2)在研究入射光频率与光电子的最大初动能的关系时,得到如图2所示的图像,则普朗克常量为__________(用图中的物理量表示)。
【答案】(1)1 (2)
【解析】
【小问1详解】
研究遏止电压需要给光电管加反向电压,故开关S应与1相连。
【小问2详解】
根据爱因斯坦光电效应方程
可知图像的斜率代表普朗克常量。因此普朗克常量。
15. 力传感器下面悬挂一个重物,可以用来探究重物的超重和失重,实验装置如图1所示。力传感器与电脑相连,手持力传感器让重物从静止开始在竖直方向上运动,电脑显示出力传感器的读数F与时间t的关系图像如图2所示,重力加速度g取。
(1)由图2可知,力传感器下面悬挂重物的质量为__________kg。
(2)由图2可知,让重物从静止开始在竖直方向上运动,请按照时间先后,为四个运动过程排序__________。
A.加速下降 B.加速上升
C.减速下降 D.减速上升
(3)由图2可计算出重物超重阶段加速度大小的最大值为__________。
【答案】(1)0.5 (2)ACBD
(3)4
【解析】
【小问1详解】
由图2可知,当重物静止时,力传感器的示数为
此时,根据平衡条件可得
解得
【小问2详解】
由图2可知,第一阶段力传感器的示数先小于重物的重力后大于重物的重力,所以重物的加速度先向下后向上,即重物先加速下降后减速下降;第二阶段力传感器的示数先大于重物的重力后小于重物的重力,所以重物的加速度先向上后向下,即重物先加速上升后减速上升,故这四个运动过程排序为ACBD。
【小问3详解】
当力传感器的示数大于重物重力时,重物处于超重阶段,由图2可知,力传感器的最大示数约为
根据牛顿第二定律可得
解得
16. 如图1所示的实验电路可以用来测量电源的电动势和内阻,R和为最大阻值均为999.9 Ω的电阻箱,电源的电动势约为4 V,内阻约为1.5 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,内阻不计。
(1)电阻箱在电路中充当保护电阻,开关S闭合之前,甲同学把调到了2.0 Ω,乙同学把调到了8.0 Ω,做法正确的是__________(选填“甲”或“乙”)同学。
(2)按(1)中操作正确选定电阻箱的阻值后,多次调节电阻箱R的阻值,电流表读数I也随着电阻箱R阻值的改变而改变,记录下R、I的多组数据,然后以R为横轴、以为纵轴建立平面直角坐标系,把实验中记录的多组R、I数据在坐标系中描点,然后把这些点拟合为一条直线的理论依据是__________(用、R、E、r表示)。
(3)如图2所示为拟合的图线,可以得出电源电动势E和内电阻r的测量值,则电源电动势为__________ V,内阻为__________ Ω。(结果均保留2位小数)
【答案】(1)乙 (2)
(3) ①. 3.83##3.84##3.85 ②. 1.55##1.56##1.57##1.58##1.59
【解析】
【小问1详解】
开关闭合前,保护电阻应调至较大阻值,保证电路初始电流不超过电流表量程。电源电动势,电流表量程,由得总电阻,若,电流约为,超过量程,因此乙同学做法正确。
【小问2详解】
根据闭合电路欧姆定律,整理得
【小问3详解】
[1][2]由可知,图线斜率
由图2得
因此
图线纵截距
代入数据得
四、计算题:本题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
17. 如图所示,一透明棱镜的截面为直角梯形,其中,,,为上的一点,,一束单色光从点以入射角(未知)射入棱镜,恰好在棱镜内发生两次全反射,最终垂直射出棱镜。已知光在真空中的传播速度为,求:
(1)透明棱镜的折射率和;
(2)该单色光在棱镜中的传播时间。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题意可知,光路图如图所示
由几何关系可知,
折射率为
根据折射定律可得
解得
【小问2详解】
由几何关系可知,,
则,
所以该单色光在棱镜中的传播路程为
该单色光在棱镜中的传播速度为
则传播时间为
18. 如图所示,一个质量为M的木质轨道放在光滑的水平地面上,轨道的斜面AB部分光滑,BC部分水平且粗糙,BC的右端有一个固定挡板,轨道左侧不远处固定一障碍物。现把一个质量为的小滑块从斜面AB的最高点A由静止释放,当小滑块滑到B点进入水平轨道时,木质轨道刚好与左侧的障碍物发生碰撞(碰撞时间极短),碰后木质轨道立即原速率反弹,小滑块与C处的固定挡板发生弹性碰撞后刚好没有冲上斜面。已知BC的长度为L,A点到B点的水平距离为、竖直距离为h,重力加速度为g。求:
(1)初始时障碍物与木质轨道左端的距离;
(2)障碍物对轨道的冲量大小;
(3)小滑块与轨道BC之间的动摩擦因数。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
小滑块在斜面上下滑过程中与轨道在水平方向上动量守恒,以水平向右为正,由动量守恒定律
有,根据,相同
有,且
解得轨道左端与障碍物的初始距离为
【小问2详解】
设小滑块滑到斜面的最低点B时,小滑块的速度大小为,轨道的速度大小为,对小滑块和斜面,由机械能守恒定律
有
在水平方向上,由动量守恒定律
有
解得,
对轨道,依题意,碰后轨道立即原速率反弹,以水平向右为正,由动量定理
有
解得障碍物对轨道的冲量大小为
【小问3详解】
轨道反弹后,设最终小滑块与轨道的共同速度为v,由动量守恒定律
有
解得
依题意,小滑块与C处的固定挡板发生弹性碰撞后刚好没有冲上斜面,设小滑块与轨道BC之间的动摩擦因数为μ,由能量守恒定律
有
解得
【点睛】
19. 如图所示,由倾斜导轨和水平导轨组成的导轨固定在水平光滑绝缘的水平面上,倾斜导轨的倾角为且与水平导轨平滑衔接,两导轨之间的间距均为,导轨顶端接有阻值为的定值电阻,倾斜导轨存在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场,水平导轨存在若干宽度均为的磁场区和无场区,磁场区和无场区相互间隔,磁感应强度大小均为,方向竖直向上。边长为、阻值为、质量为的正方形导体框紧靠虚线1放在光滑绝缘水平面上。阻值为、长度为、质量为的导体棒PQ垂直倾斜导轨放置,释放点沿斜面到底端的距离为。某时刻将导体棒由静止释放,导体棒到达底端前已经匀速,导体棒运动到水平部分后与正方形导体框发生弹性碰撞,碰撞时间极短,碰后立即将导体棒撤走。已知、,重力加速度g取,导体棒与导轨垂直且接触良好,忽略一切摩擦和导轨的电阻。求:
(1)当导体棒的速度为到达底端速度的时的加速度大小;
(2)定值电阻上产生的热量;
(3)正方形导体框穿过完整磁场区域的个数。
【答案】(1)
(2)
(3)3个
【解析】
【小问1详解】
导体棒释放后,导体棒沿导轨向下做加速度减小的加速运动,当导体棒的合力为0时,导体棒匀速运动,此时导体棒上产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有
导体棒所受的安培力为
整理得
导体棒匀速时,有
解得导体棒匀速的速度大小为
导体棒的速度为到达底端速度的时,根据牛顿第二定律有
解得此时导体棒的加速度大小为
【小问2详解】
导体棒从释放到底端的过程中,根据能量守恒定律有
解得
定值电阻上产生的热量为
解得
【小问3详解】
导体棒与正方形导体框发生弹性碰撞,该过程动量守恒、机械能守恒,则有,
联立解得,
导体框进入第1个磁场的过程,根据动量定理有
导体棒离开第1个磁场的过程,根据动量定理有
又
根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
联立解得
同理可得,导体框离开第2个磁场时的速度为
以此类推可知导体框离开第3个磁场时的速度为
所以正方形导体框穿过完整磁场区域的个数为3个
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高三物理
范围:高考全部内容
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 如图所示为某手机电池照片,上面“3000 mAh”表明了这块电池的容量,容量这个物理量的国际单位应该是( )
A. 瓦特(W) B. 焦耳(J) C. 库仑(C) D. 伏特(V)
2. 如图所示,理想变压器原线圈匝数大于副线圈匝数,下列说法正确的是( )
A. 原线圈电压大于副线圈电压
B. 原线圈电流大于副线圈电流
C. 原线圈输入功率大于副线圈输出功率
D. 原线圈每匝磁通量大于副线圈每匝磁通量
3. 有A、B两辆汽车在时刻从同一条公路上的同一点出发开始运动,如图所示的图像中图线①、②分别描述A、B两辆汽车的位移x随时间t的变化情况。下列说法正确的是( )
A. 时间内,B车做匀减速直线运动
B. 时刻,A、B两车之间的距离最大
C. 时间内,A、B两车运动方向相同
D. 时间内,A、B两车平均速度相等
4. 如图所示,两个质量相同的小球甲、乙用轻绳连接后悬挂在一轻质弹簧下端,整个系统处于静止状态,不计空气阻力。某时刻剪断轻绳,下列说法正确的是( )
A. 剪断轻绳瞬间,小球甲的加速度大小为零
B. 剪断轻绳瞬间,小球乙立即失去惯性
C. 剪断轻绳后,小球甲上升过程中机械能一直增大
D. 剪断轻绳后,小球乙落地前的机械能一直增加
5. 有两个不等高的三角形波相向而行,时波形图如图所示。已知波速均为10 cm/s,在时,介质中处质点的位移为( )
A. 2 cm B. 4 cm C. 6 cm D. 8 cm
6. 如图所示,一定质量的理想气体可以通过两种不同的过程ACB和ADB从状态A变化到状态B。当通过路径ACB时,系统从外界吸收60J的热量,系统对外做功30J。如果通过路径ADB,系统对外做功为10J。那么在路径ADB中,系统从外界吸收的热量为( )
A. 100J B. 80J C. 60J D. 40J
7. 如图所示,在平面直角坐标中,y轴左侧存在沿y轴正向的匀强电场,y轴右侧存在与平面垂直、方向向里的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度大小为B,P位于x轴上,某时刻一带负电的粒子从P以与x轴成角的初速度射出,经过电场偏转后,以垂直于y轴的速度进入磁场,经磁场偏转后以垂直x轴的速度打到x轴上。不计粒子重力,则匀强电场的电场强度E的大小为( )
A. B.
C. D.
8. 一个小球从半径为r的圆柱形房间的地面中心,以与水平方向成θ角的方向、大小为的初速度射出,小球与墙壁和天花板共发生三次碰撞后回到发射点,每次碰撞后沿接触面的分速度不变、垂直于接触面的分速度原速反弹。若小球从开始发射到返回发射点的时间为T,碰撞的时间忽略不计,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 下列有关开普勒提出的行星运动定律的叙述正确的是( )
A. 行星绕太阳运动的周期与轨道半长轴成正比
B. 开普勒第三定律只适用于太阳系行星围绕太阳的运动
C. 太阳位于行星椭圆轨道的一个焦点上
D. 行星近日点的运行速度大于它在远日点的运行速度
10. 如图所示,直流电源a、b两极与线圈①、开关S构成闭合电路,线圈②与电流表构成闭合电路。已知线圈①产生的磁感线如图所示。下列说法正确的是( )
A. 电源的a为正极,b为负极
B. 开关S断开瞬间,线圈②产生的磁场与线圈①的磁场方向相同
C. 开关S断开瞬间,线圈②产生的磁场与线圈①的磁场方向相反
D. 开关S断开瞬间,线圈②产生的电流从电流表c接线柱流入
11. 如图所示,一匀强电场平行于矩形ABCD,其中,。一电子从A点运动到B点,静电力做功;再从B点运动到C点,静电力做功6eV。已知C点的电势为零,下列说法正确的是( )
A. D点的电势为 B. 电子在A点时电势能为3eV
C. 电场强度的大小为20V/m D. 电场强度的方向从D点指向B点
12. 如图所示,长度为2l的长木板固定在水平桌面上,长木板中点左侧光滑,中点右侧粗糙。轻绳跨过定滑轮后一端系在质量为4m的滑块A上,另一端系在一质量为m的滑块B上,滑块A在轻绳拉力的作用下从长木板最左端由静止开始运动,到最右端时速度为零。已知重力加速度为g,水平桌面足够高。下列说法正确的是( )
A. 滑块A的最大速度为
B. 加速阶段轻绳的拉力大小为0.5mg
C. 减速阶段轻绳的拉力大小为1.2mg
D. 滑块A与长木板之间的动摩擦因数为0.1
13. 如图所示,轻弹簧上端固定在O点,O点正下方的水平面上A点放有一滑块,滑块通过细绳与弹簧下端相连,位于点的定滑轮与细绳相切。可视为质点的滑块静止在A点时对水平面的压力等于其重力的一半,此时弹簧的伸长量刚好等于、A两点之间的距离。某时刻给滑块一个水平向左、大小等于滑块重力的拉力F,使滑块从A点开始向左运动,当滑块运动到P点时位移为l,速度为零。已知弹簧弹性势能与形变量x、劲度系数k之间的关系为,滑块与水平面间的动摩擦因数为0.25,重力加速度为g。滑块运动的过程中弹簧始终在弹性限度内,则滑块经过AP中点时( )
A. 对地面的压力大小为 B. 对地面的压力大小为
C. 速度大小为 D. 速度大小为
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
14. 研究光电效应的实验装置如图1所示,实验器材有光电管、电压表、微安表、滑动变阻器、电源、单刀双掷开关等。
(1)如果要研究入射光频率与遏止电压之间的关系,单刀双掷开关S应与__________(选填“1”或“2”)相连。
(2)在研究入射光频率与光电子的最大初动能的关系时,得到如图2所示的图像,则普朗克常量为__________(用图中的物理量表示)。
15. 力传感器下面悬挂一个重物,可以用来探究重物的超重和失重,实验装置如图1所示。力传感器与电脑相连,手持力传感器让重物从静止开始在竖直方向上运动,电脑显示出力传感器的读数F与时间t的关系图像如图2所示,重力加速度g取。
(1)由图2可知,力传感器下面悬挂重物的质量为__________kg。
(2)由图2可知,让重物从静止开始在竖直方向上运动,请按照时间先后,为四个运动过程排序__________。
A.加速下降 B.加速上升
C.减速下降 D.减速上升
(3)由图2可计算出重物超重阶段加速度大小的最大值为__________。
16. 如图1所示的实验电路可以用来测量电源的电动势和内阻,R和为最大阻值均为999.9 Ω的电阻箱,电源的电动势约为4 V,内阻约为1.5 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,内阻不计。
(1)电阻箱在电路中充当保护电阻,开关S闭合之前,甲同学把调到了2.0 Ω,乙同学把调到了8.0 Ω,做法正确的是__________(选填“甲”或“乙”)同学。
(2)按(1)中操作正确选定电阻箱的阻值后,多次调节电阻箱R的阻值,电流表读数I也随着电阻箱R阻值的改变而改变,记录下R、I的多组数据,然后以R为横轴、以为纵轴建立平面直角坐标系,把实验中记录的多组R、I数据在坐标系中描点,然后把这些点拟合为一条直线的理论依据是__________(用、R、E、r表示)。
(3)如图2所示为拟合的图线,可以得出电源电动势E和内电阻r的测量值,则电源电动势为__________ V,内阻为__________ Ω。(结果均保留2位小数)
四、计算题:本题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
17. 如图所示,一透明棱镜的截面为直角梯形,其中,,,为上的一点,,一束单色光从点以入射角(未知)射入棱镜,恰好在棱镜内发生两次全反射,最终垂直射出棱镜。已知光在真空中的传播速度为,求:
(1)透明棱镜的折射率和;
(2)该单色光在棱镜中的传播时间。
18. 如图所示,一个质量为M的木质轨道放在光滑的水平地面上,轨道的斜面AB部分光滑,BC部分水平且粗糙,BC的右端有一个固定挡板,轨道左侧不远处固定一障碍物。现把一个质量为的小滑块从斜面AB的最高点A由静止释放,当小滑块滑到B点进入水平轨道时,木质轨道刚好与左侧的障碍物发生碰撞(碰撞时间极短),碰后木质轨道立即原速率反弹,小滑块与C处的固定挡板发生弹性碰撞后刚好没有冲上斜面。已知BC的长度为L,A点到B点的水平距离为、竖直距离为h,重力加速度为g。求:
(1)初始时障碍物与木质轨道左端的距离;
(2)障碍物对轨道的冲量大小;
(3)小滑块与轨道BC之间的动摩擦因数。
19. 如图所示,由倾斜导轨和水平导轨组成的导轨固定在水平光滑绝缘的水平面上,倾斜导轨的倾角为且与水平导轨平滑衔接,两导轨之间的间距均为,导轨顶端接有阻值为的定值电阻,倾斜导轨存在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场,水平导轨存在若干宽度均为的磁场区和无场区,磁场区和无场区相互间隔,磁感应强度大小均为,方向竖直向上。边长为、阻值为、质量为的正方形导体框紧靠虚线1放在光滑绝缘水平面上。阻值为、长度为、质量为的导体棒PQ垂直倾斜导轨放置,释放点沿斜面到底端的距离为。某时刻将导体棒由静止释放,导体棒到达底端前已经匀速,导体棒运动到水平部分后与正方形导体框发生弹性碰撞,碰撞时间极短,碰后立即将导体棒撤走。已知、,重力加速度g取,导体棒与导轨垂直且接触良好,忽略一切摩擦和导轨的电阻。求:
(1)当导体棒的速度为到达底端速度的时的加速度大小;
(2)定值电阻上产生的热量;
(3)正方形导体框穿过完整磁场区域的个数。
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