内容正文:
高三年级阶段测试(二)
物 理
本试卷共6页,15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全对得4分,选对但不全的得2分。
1. 白炽灯是一种发光效率很低的照明灯具,内部密封有惰性气体(视为理想气体),不考虑通电前后灯泡体积的变化和灯丝的升华。当白炽灯通电工作较长时间后,白炽灯内的气体与通电前相比( )
A. 分子的数密度不变 B. 分子的平均动能不变
C. 吸收的热量小于内能的增加量 D. 每个分子热运动的速率一定增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.不考虑通电前后灯泡体积的变化和灯丝的升华,即气体体积不变,可知分子的数密度不变,故A正确;
BD.白炽灯通电工作较长时间后,气体温度升高,内能增大,分子的平均动能增大,热运动的速率增大,但不是每个分子热运动的速度均增大,故BD错误;
C.由于体积不变,可知做功为零,温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知气体吸热,且吸收的热量等于内能的增加量,故C错误。
故选A。
2. 太阳能电池应用了光电效应原理,其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达结区域,光子被吸收后激发出自由电子,这些电子在结内建电场作用下被推向N型硅区域,接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为,普朗克常量为h,光速为c,下列说法正确的是( )
A. 增大入射光的频率,太阳能电池的光电流变小
B. 太阳能电池工作时,通过灯泡的电流方向为从A到B
C. 入射光的波长小于时,太阳能电池可以对外供电
D. 入射光的频率为时,逸出电子的最大初动能为
【答案】C
【解析】
【详解】A.光电流的大小主要取决于入射光的光强,增大入射光的频率,不清楚入射光的光强变化,所以无法判断太阳能电池光电流的大小变化,故A错误;
B.由题图可知,太阳能电池工作时,电子的运动方向从A到B,由于电子带负电,则通过灯泡的电流方向为从B到A,故B错误;
C.入射光的波长小于时,则入射光的频率
可以发生光电现象,太阳能电池可以对外供电,故C正确;
D.入射光的频率为时,根据光电效应方程可得逸出电子的最大初动能,故D错误。
故选C。
3. 防空导弹模拟“快速响应”训练:导弹从发射架由静止开始,先沿竖直方向做匀加速直线运动,加速5s后速度达到40m/s;随后因燃料调整,做加速度大小为的匀减速直线运动,持续3s;最后为精准定位,做匀速直线运动。忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 匀减速阶段,导弹所受合力方向竖直向上
B. 匀加速阶段,导弹的加速度大小为
C. 匀速阶段,导弹的速度大小为46m/s
D. 匀减速阶段,导弹的位移大小为222m
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意可知,导弹竖直向上运动,匀减速阶段加速度向下,根据牛顿第二定律可知,导弹所受合力方向竖直向下,故A错误;
B.匀加速阶段,导弹的加速度大小为,故B正确;
C.匀速阶段,导弹的速度大小为,故C错误;
D.匀减速阶段,导弹的位移大小为,故D错误。
故选B。
4. 如图通有向上电流的导体、、和为正方体的棱,电流大小均为、为正方体的中心,为面的中心,电流在点产生的磁感应强度大小为,已知直导线在过导线中央的垂直平面某处产生的磁感应强度与电流成正比、与距离成反比,则下列说法正确的是( )
A. 电流在点产生的磁感应强度大小为
B. 处的磁感应强度方向沿平面垂直指向
C. 若仅将中电流反向,处磁感应强度大小变成
D. 若仅将中电流加倍,处磁感应强度大小变成
【答案】D
【解析】
【详解】设正方体的棱长为,到点的距离为,到的距离为
由题意可知,直导线在过导线中央的垂直平面某处产生的磁感应强度与电流成正比、与距离成反比,设电流为,距离为,比例系数为,则磁感应强度
A.电流在点产生的磁感应强度大小为,则电流在点产生的磁感应强度大小为,故A错误;
B.由安培定则可知,通有向上电流的导体、在处的磁感应强度等大反向,合磁感应强度为零;和在处的合磁感应强度方向沿平面垂直指向,故四根通电导线在处的合磁感应强度方向沿平面垂直指向,故B错误;
C.、、和中电流相等,它们到点的距离相等,它们在点产生的磁感应强度相等,都是,根据安培定则可知,和在点的磁场等大反向、和在点的磁场等大反向,故点总磁感应强度叠加后为零;若仅将中电流反向,和在点的磁场仍旧等大反向,在点产生的磁场方向反向,和在点的合磁场为
故点总磁感应强度叠加后为,故C错误;
D.若仅将中电流加倍,由上述分析可知,在点产生的磁感应强度加倍,变为,和在点的磁场方向相反,合磁场为
和在点的磁场等大反向,故处磁感应强度大小变成,故D正确。
故选D。
5. 某城市广场喷泉喷出水柱的场景,从远处看,喷泉喷出的水柱约有30层楼的高度;走近看,喷管的直径约为,重力加速度取,水的密度为。据此可估算用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】喷管直径约为10cm,则半径r=5cm=0.05m,根据实际情况,每层楼高约为h=3m,所以喷水的高度
则根据竖直上抛运动,水离开管口的速度为
设给喷管喷水的电动机输出功率为P,在接近管口很短一段时间内水柱的质量为
根据能量关系得
联立以上解得
故选C。
6. “碰一下支付”是某支付软件的一种支付方式(如图甲所示),用户只需将手机解锁并开启近场通信(NFC)功能,随后轻触收款设备即可完成支付。完成支付的简化流程(如图乙所示)为:支付手机通过NFC天线向收款设备中的感应线圈发射一与感应线圈平面垂直的磁场B,感应线圈中产生感应电流I、I产生的感应磁场传至手机完成支付。设某次支付中手机发射了一正弦磁场B(如图丙所示),取向下为B的正方向,采用俯视感应线圈的视角观察,在时间内,关于感应线圈下列说法中正确的是( )
A. 时磁通量最大 B. 时感应电动势最大
C. 时I值最大 D. 时I为顺时针方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图丙可知时,NFC天线产生的磁场磁感应强度大小为0,感应线圈的磁通量为0,故A错误;
B.时,NFC天线产生的磁场磁感应强度最大,但随时间的变化率为0,根据法拉第电磁感应定律可知该时刻感应线圈产生的电动势满足,故B错误;
C.时,NFC天线产生的磁场磁感应强度最大,但随时间的变化率为0,由上述分析亦可知感应线圈的电动势和感应电流为0,故C错误;
D.时,感应线圈正经历向下的磁通量减少的过程,由楞次定律可知,感应线圈将形成顺时针方向的电流以阻碍变化,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,理想变压器的匝数比,定值电阻,,,滑动变阻器的最大阻值为。在、两端输入正弦式交变电流,电压的表达式为。当滑片从端滑到端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电阻的功率一直增大
B. 理想变压器的最大输出功率为
C. 当滑片从端滑到端的过程中,的最大功率为
D. 电流表示数的最小值为
【答案】C
【解析】
【详解】A.理想变压器的匝数比,可知电压关系有,
可得,
功率关系
可得
、两端电压的表达式为,可得
原线圈有
副线圈有,
联立可得,,,
当滑片从端滑到端的过程中,可得减小,电阻的功率
根据数学知识求导可得功率随的减小而减小,故A错误;
B.变压器输出功率为两个副线圈功率之和
可得
根据数学知识求导可得时,输出功率最大。滑动变阻器的最大阻值为,代入数据可知输出功率最大为,故B错误。
C.的功率
根据数学知识求导可得时,功率最大。滑动变阻器的最大阻值为,代入数据可知的最大功率为,故C正确;
D.电流表示数为
根据数学知识求导可得功率随的减小而增大,可知当时电流最小,为,故D错误。
故选C。
8. 我国“祝融二号”火星车完成表面着陆探测后,返回舱从火星表面的着陆点启动反推发动机,先进入近火圆轨道Ⅰ,其轨道半径可认为等于火星半径。在圆轨道Ⅰ稳定运行后,于轨道上的点(近火点)短暂启动推进器加速,进入椭圆转移轨道Ⅱ。沿轨道Ⅱ稳定运行后在远火点进行第二次加速,进入圆轨道Ⅲ,轨道半径为。已知在距火星中心距离为时,返回舱的引力势能为(式中为火星质量,为引力常量,为返回舱质量),忽略返回舱质量变化和太阳引力干扰,下列说法正确的是( )
A. 返回舱在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上的运行周期之比为
B. 返回舱在轨道Ⅱ上点的速度大小为
C. 返回舱从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ机械能增加了
D. 返回舱在轨道Ⅱ上由点运动至点所需的时间为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.在轨道Ⅰ上,轨道半径为;在椭圆转移轨道Ⅱ上,半长轴为
在圆轨道Ⅲ上,轨道半径为,根据开普勒第三定律
可得返回舱在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上的运行周期之比为,故A错误;
B.返回舱在轨道Ⅱ上运动时机械能守恒有
根据开普勒第二定律有
可得
联立解得返回舱在轨道Ⅱ上点的速度大小为,故B正确;
C.在轨道Ⅰ上,根据万有引力提供向心力有
动能为
引力势能为
可得在轨道Ⅰ上,返回舱的机械能为
同理可得在轨道Ⅲ上,返回舱的机械能为
可得返回舱从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ机械能增加了,故C正确;
D.在轨道Ⅰ上,根据万有引力提供向心力有
可得周期为
在椭圆转移轨道Ⅱ上,根据开普勒第三定律
可得周期
返回舱在轨道Ⅱ上由点运动至点所需的时间为
联立解得,故D错误。
故选BC。
9. 两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播,两波源分别位于和处,两列波的波速均为,波源的振幅均为,图示为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是( )
A. 两列波波源的起振方向相同
B. 当时,两列波恰好相遇
C. 平衡位置在处的质点为振动加强点
D. 时,处的质点运动的总路程为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据平移法可知,波源位于的波源起振方向为y轴负方向,波源位于处的波源起振方向为y轴正方向,起振方向相反,故A错误;
B.两列波的波速相同,时刻,两波相距0.8m,所以从时刻到相遇所用时间为,故B正确;
C.由于两列波波速相同,所以左侧的波谷传到处时,右侧波的振动形式也恰好传到该点,所以平衡位置在处的质点不是振动加强点,故C错误;
D.两列波的波长为0.4m,周期为
右侧的波传到处的时间为
之后两列波在处相遇,根据
可见为振动减弱点,两列波的振幅相同,所以4s之后该处质点的路程为0,在4s时间内,左侧的波带动该处质点的路程为,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,日字形金属框CPDEQF长、宽,放置在光滑绝缘水平面上,左侧DE之间阻值为,中间位置和之间阻值均为,其他电阻不计,线框总质量为。金属框右侧有宽为的匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,磁感应强度大小为。已知金属框以初速度进入匀强磁场,最终边恰好没从磁场中穿出。下列说法正确的是( )
A. 边刚进入磁场时的速度为
B. 在边进入磁场前,通过间定值电阻的电荷量为
C. 在边进入磁场之后,通过间定值电阻的电荷量为
D. 整个过程中、间定值电阻产生的焦耳热为
【答案】AD
【解析】
【详解】设刚进入磁场时速度为,CF进入磁场到进入磁场过程中,电路的总电阻
对金属框用动量定理
其中
从PQ进入磁场到到达磁场右边界过程中,电路的总电阻
对金属框用动量定理
其中
联立可得
A.由以上解析可知,边刚进入磁场时的速度为,A正确;
B.PQ进入前,与并联,电流与电阻成反比
通过间定值电阻的电荷量,B错误;
C.PQ进入后,通过的电荷量,C错误;
D.PQ进入之前
热量占比
可得
PQ进入之后
热量占比
可得
,D正确。
故选 AD。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图甲的实验:
(1)实验步骤如下:①将两个完全相同的遮光条分别固定在滑块A和滑块B上,用天平测出滑块A(含遮光条)的质量,滑块B(含遮光条)的质量;
②接通气泵,在气垫导轨左侧放置一滑块,轻推一下使滑块向右运动,光电门2记录的时间大于光电门1记录的时间,应将气垫导轨右端适当___________(选填“提高”或“降低”);
③现用轻质不可伸长的细线,将两个滑块间压缩的轻质弹簧固定,静止在气垫导轨上;
④绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动,光电门1、2记录遮光时间分别为、;
⑤改变弹簧的压缩量,重复步骤②、③、④,多次测量的结果如下表:
1
2
3
4
5
6
10.1
9.2
9.6
7.8
12.8
6.2
15.3
13.6
14.1
11.2
18.9
9.1
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度,示数如图乙,则___________。
(3)比较4、5两次实验,烧断绳子前,第5次实验中弹簧的弹性势能较___________(选填“大”或“小”)
(4)根据表格中数据,作出图线,若图线为过坐标原点的倾斜直线,并且斜率_________即可验证系统动量守恒。(用和表示)
【答案】(1)降低 (2)10.20
(3)小 (4)
【解析】
【小问1详解】
光电门2记录的时间大于光电门1记录的时间,根据可知滑块速度在减小,可知应将气垫导轨右端适当降低。
【小问2详解】
20分度的游标卡尺的精度为
可得
【小问3详解】
比较4、5两次实验,烧断绳子后,第5次实验中两个滑块经过光电门1、2 时间都较长,说明速度较小,动能较小,可知烧断绳子前,第5次实验中弹簧的弹性势能较小。
【小问4详解】
根据动量守恒有
可得
可得图线为过坐标原点的倾斜直线,并且斜率
即若图线为过坐标原点的倾斜直线,并且斜率可验证系统动量守恒。
12. 图(a)是简易多用电表的电路图,图中是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头的满偏电流为,内阻为。虚线方框内为换挡开关,端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位:直流电压挡和挡,直流电流挡和挡,欧姆挡,正中间刻度为15。
(1)图(a)中的端与___________(填“红”或“黑”)色表笔相连接;
(2)关于的使用,下列说法正确的是___________(填正确答案标号);
A. 在使用多用电表之前,调整使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B. 使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C. 使用电流挡时,调整使电表指针指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题中条件可得___________;
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“4”相连的,则读数为________V;
(5)若该多用电表使用一段时间后,电池电动势降低为,内阻不变,此表仍能欧姆调零,按照正确使用方法测的电阻,测量读数为___________。
【答案】(1)红 (2)B
(3)8 (4)3.50(3.48~3.52均可)
(5)3000
【解析】
【小问1详解】
与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔,与欧姆表内电源负极相连的是红表笔,可知端与红色表笔相连接。
【小问2详解】
AB.在使用多用电表之前,应该先进行机械调零,调整的是表头指针定位螺丝,再进行欧姆调零。是可变电阻,它的作用是欧姆表调零的作用,也就是使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,故A错误,B正确;
C.使用电流挡时,应该先进行机械调零,不需要调节,故C错误;
故选B。
【小问3详解】
直流电流挡和挡,接端时,是量程较大的电流表,电流最大值为,有
接2端时,是量程较小的电流表,电流最大值为,有
联立可得
【小问4详解】
此时B端是与“4”相连的,可知是测电压,根据电压表改装
可知串联电阻越大,电压量程越大,可知与“4”相连的量程为直流电压,最小分度为,读数为
【小问5详解】
欧姆挡,正中间刻度为15,可知中值电阻为
根据
测量电阻时,接3端时干路电流为
联立解得
电池电动势降低为,内阻不变,有,
此表仍能欧姆调零,有,
以上联立得
可得测量读数为
13. 导光管采光系统是一套采集自然光并经管道传输到室内的采光装置,图示为过装置中心轴线的截面图。上半部分是某种均匀透明材料制成的半球形采光球,采光球球心为O,半径为R,底面水平,M、N为半球截面直径上的两点,下半部分是长为l的竖直空心导光管,导光管内侧涂有反光涂层,上端MN与半球底面相连,下端PQ水平与室内相连。有一平行于MN的细光束从A点射入采光球,折射后照射到N点。已知A点与MN相距,真空中的光速为c。
(1)求该透明材料的折射率;
(2)若上述细光束由B点竖直向下射入采光球,OB与竖直方向夹角α=60°,求光由B点到达导光管下端水平面PQ的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
光线在A点的光路图如图甲所示
根据几何关系知
则根据折射定律有
【小问2详解】
光竖直向下由B点射入采光球时,如图乙所示
由得,B点的折射角
设光在采光球内传播的路程为,由几何关系可得
解得
在界面MN上再次发生折射,由几何关系知,入射角为30°
由折射定律可知,折射角为60°,由几何关系可知,光在空心导光管的传播路程为
光在采光球内的速率
故传播总时间为
解得
14. 如图,水平虚线上方有垂直于纸面向外的匀强磁场,下方区域有竖直向上的匀强电场。质量为、带电量为()的粒子从磁场中的点以速度水平向右发射,当粒子进入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为,然后粒子又射出电场重新进入磁场并直接通过右侧点,通过点时其速度方向水平向右,、离水平虚线的距离相同。磁感应强度为(L为已知量),不计重力。
(1)求、离水平虚线的距离;
(2)若、两点间距为,求电场强度的大小;
(3)若粒子从点以竖直向下发射,经过足够长时间来看,粒子将向右漂移,求漂移速度的大小。(一个周期内粒子的位移与周期的比值为漂移速度)
【答案】(1)L (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据题意,画出粒子的运动轨迹,由题意
可得
又,由几何关系有
联立解得
【小问2详解】
由对称性可知,粒子射出电场时,速度大小仍为,方向与水平虚线的夹角为,由几何关系可得
则粒子在电场中的运动时间为
沿电场方向,由牛顿第二定律有
由运动学公式有
联立解得
【小问3详解】
若粒子从点以竖直向下发射,画出粒子的运动轨迹,如图所示。由于粒子在磁场中运动的速度大小仍为,粒子在磁场中运动的半径仍为,由几何关系可得,粒子进入电场时速度与虚线的夹角
结合2可知粒子在电场中的运动时间为
间的距离为
粒子在磁场中的运动时间为
则从到为一个周期,有
综上所述可知,粒子每隔时间向右移动
则漂移速度大小
15. 如图所示,质量为2 m的细棒a垂直置于光滑水平轨道上,轻绳一端系于细棒中点A,一端连着质量为m的木块b(可看成质点),轻绳拉紧且水平,长度为L,整个系统处于静止状态,重力加速度大小为g,不计空气阻力,现将木块b自由释放。
(1)若细棒固定,求木块b运动至细棒a正下方时的速度大小v0;
(2)若细棒不固定,求木块b运动至细棒a正下方时对轻绳的拉力大小F;
(3)若在A点正下方竖直立着一块挡板,细棒不固定,当轻绳与水平方向成θ=37°角时,轻绳突然断裂,木块b此时处于细棒a的右下方,sin37°=0.6,求木块b在挡板上的撞击点离水平轨道的距离d。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由机械能守恒定律得
解得
【小问2详解】
设木块运动至细棒正下方时速度大小为,细棒速度大小为,由动量守恒定律得
根据牛顿第二定律有
又
解得
【小问3详解】
木块向下运动过程中,细棒与木块在水平方向动量守恒,有
即
又
设轻绳断裂瞬间,木块的速度为,木块在竖直方向的分速度为,由机械能守恒定律得
其中
又
轻绳断裂后,木块做斜抛运动,水平方向有
竖直方向有
又
解得
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物 理
本试卷共6页,15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全对得4分,选对但不全的得2分。
1. 白炽灯是一种发光效率很低的照明灯具,内部密封有惰性气体(视为理想气体),不考虑通电前后灯泡体积的变化和灯丝的升华。当白炽灯通电工作较长时间后,白炽灯内的气体与通电前相比( )
A. 分子的数密度不变 B. 分子的平均动能不变
C. 吸收的热量小于内能的增加量 D. 每个分子热运动的速率一定增大
2. 太阳能电池应用了光电效应原理,其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达结区域,光子被吸收后激发出自由电子,这些电子在结内建电场作用下被推向N型硅区域,接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为,普朗克常量为h,光速为c,下列说法正确的是( )
A. 增大入射光的频率,太阳能电池的光电流变小
B. 太阳能电池工作时,通过灯泡的电流方向为从A到B
C. 入射光的波长小于时,太阳能电池可以对外供电
D. 入射光的频率为时,逸出电子的最大初动能为
3. 防空导弹模拟“快速响应”训练:导弹从发射架由静止开始,先沿竖直方向做匀加速直线运动,加速5s后速度达到40m/s;随后因燃料调整,做加速度大小为的匀减速直线运动,持续3s;最后为精准定位,做匀速直线运动。忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 匀减速阶段,导弹所受合力方向竖直向上
B. 匀加速阶段,导弹的加速度大小为
C. 匀速阶段,导弹的速度大小为46m/s
D. 匀减速阶段,导弹的位移大小为222m
4. 如图通有向上电流的导体、、和为正方体的棱,电流大小均为、为正方体的中心,为面的中心,电流在点产生的磁感应强度大小为,已知直导线在过导线中央的垂直平面某处产生的磁感应强度与电流成正比、与距离成反比,则下列说法正确的是( )
A. 电流在点产生的磁感应强度大小为
B. 处的磁感应强度方向沿平面垂直指向
C. 若仅将中电流反向,处磁感应强度大小变成
D. 若仅将中电流加倍,处磁感应强度大小变成
5. 某城市广场喷泉喷出水柱的场景,从远处看,喷泉喷出的水柱约有30层楼的高度;走近看,喷管的直径约为,重力加速度取,水的密度为。据此可估算用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为( )
A. B. C. D.
6. “碰一下支付”是某支付软件的一种支付方式(如图甲所示),用户只需将手机解锁并开启近场通信(NFC)功能,随后轻触收款设备即可完成支付。完成支付的简化流程(如图乙所示)为:支付手机通过NFC天线向收款设备中的感应线圈发射一与感应线圈平面垂直的磁场B,感应线圈中产生感应电流I、I产生的感应磁场传至手机完成支付。设某次支付中手机发射了一正弦磁场B(如图丙所示),取向下为B的正方向,采用俯视感应线圈的视角观察,在时间内,关于感应线圈下列说法中正确的是( )
A. 时磁通量最大 B. 时感应电动势最大
C. 时I值最大 D. 时I为顺时针方向
7. 如图所示,理想变压器的匝数比,定值电阻,,,滑动变阻器的最大阻值为。在、两端输入正弦式交变电流,电压的表达式为。当滑片从端滑到端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电阻的功率一直增大
B. 理想变压器的最大输出功率为
C. 当滑片从端滑到端的过程中,的最大功率为
D. 电流表示数的最小值为
8. 我国“祝融二号”火星车完成表面着陆探测后,返回舱从火星表面的着陆点启动反推发动机,先进入近火圆轨道Ⅰ,其轨道半径可认为等于火星半径。在圆轨道Ⅰ稳定运行后,于轨道上的点(近火点)短暂启动推进器加速,进入椭圆转移轨道Ⅱ。沿轨道Ⅱ稳定运行后在远火点进行第二次加速,进入圆轨道Ⅲ,轨道半径为。已知在距火星中心距离为时,返回舱的引力势能为(式中为火星质量,为引力常量,为返回舱质量),忽略返回舱质量变化和太阳引力干扰,下列说法正确的是( )
A. 返回舱在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上的运行周期之比为
B. 返回舱在轨道Ⅱ上点的速度大小为
C. 返回舱从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ机械能增加了
D. 返回舱在轨道Ⅱ上由点运动至点所需的时间为
9. 两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播,两波源分别位于和处,两列波的波速均为,波源的振幅均为,图示为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是( )
A. 两列波波源的起振方向相同
B. 当时,两列波恰好相遇
C. 平衡位置在处的质点为振动加强点
D. 时,处的质点运动的总路程为
10. 如图所示,日字形金属框CPDEQF长、宽,放置在光滑绝缘水平面上,左侧DE之间阻值为,中间位置和之间阻值均为,其他电阻不计,线框总质量为。金属框右侧有宽为的匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,磁感应强度大小为。已知金属框以初速度进入匀强磁场,最终边恰好没从磁场中穿出。下列说法正确的是( )
A. 边刚进入磁场时的速度为
B. 在边进入磁场前,通过间定值电阻的电荷量为
C. 在边进入磁场之后,通过间定值电阻的电荷量为
D. 整个过程中、间定值电阻产生的焦耳热为
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图甲的实验:
(1)实验步骤如下:①将两个完全相同的遮光条分别固定在滑块A和滑块B上,用天平测出滑块A(含遮光条)的质量,滑块B(含遮光条)的质量;
②接通气泵,在气垫导轨左侧放置一滑块,轻推一下使滑块向右运动,光电门2记录的时间大于光电门1记录的时间,应将气垫导轨右端适当___________(选填“提高”或“降低”);
③现用轻质不可伸长的细线,将两个滑块间压缩的轻质弹簧固定,静止在气垫导轨上;
④绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动,光电门1、2记录遮光时间分别为、;
⑤改变弹簧的压缩量,重复步骤②、③、④,多次测量的结果如下表:
1
2
3
4
5
6
10.1
9.2
9.6
7.8
12.8
6.2
15.3
13.6
14.1
11.2
18.9
9.1
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度,示数如图乙,则___________。
(3)比较4、5两次实验,烧断绳子前,第5次实验中弹簧的弹性势能较___________(选填“大”或“小”)
(4)根据表格中数据,作出图线,若图线为过坐标原点的倾斜直线,并且斜率_________即可验证系统动量守恒。(用和表示)
12. 图(a)是简易多用电表的电路图,图中是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头的满偏电流为,内阻为。虚线方框内为换挡开关,端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位:直流电压挡和挡,直流电流挡和挡,欧姆挡,正中间刻度为15。
(1)图(a)中的端与___________(填“红”或“黑”)色表笔相连接;
(2)关于的使用,下列说法正确的是___________(填正确答案标号);
A. 在使用多用电表之前,调整使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B. 使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C. 使用电流挡时,调整使电表指针指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题中条件可得___________;
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“4”相连的,则读数为________V;
(5)若该多用电表使用一段时间后,电池电动势降低为,内阻不变,此表仍能欧姆调零,按照正确使用方法测的电阻,测量读数为___________。
13. 导光管采光系统是一套采集自然光并经管道传输到室内的采光装置,图示为过装置中心轴线的截面图。上半部分是某种均匀透明材料制成的半球形采光球,采光球球心为O,半径为R,底面水平,M、N为半球截面直径上的两点,下半部分是长为l的竖直空心导光管,导光管内侧涂有反光涂层,上端MN与半球底面相连,下端PQ水平与室内相连。有一平行于MN的细光束从A点射入采光球,折射后照射到N点。已知A点与MN相距,真空中的光速为c。
(1)求该透明材料的折射率;
(2)若上述细光束由B点竖直向下射入采光球,OB与竖直方向夹角α=60°,求光由B点到达导光管下端水平面PQ的时间。
14. 如图,水平虚线上方有垂直于纸面向外的匀强磁场,下方区域有竖直向上的匀强电场。质量为、带电量为()的粒子从磁场中的点以速度水平向右发射,当粒子进入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为,然后粒子又射出电场重新进入磁场并直接通过右侧点,通过点时其速度方向水平向右,、离水平虚线的距离相同。磁感应强度为(L为已知量),不计重力。
(1)求、离水平虚线的距离;
(2)若、两点间距为,求电场强度的大小;
(3)若粒子从点以竖直向下发射,经过足够长时间来看,粒子将向右漂移,求漂移速度的大小。(一个周期内粒子的位移与周期的比值为漂移速度)
15. 如图所示,质量为2 m的细棒a垂直置于光滑水平轨道上,轻绳一端系于细棒中点A,一端连着质量为m的木块b(可看成质点),轻绳拉紧且水平,长度为L,整个系统处于静止状态,重力加速度大小为g,不计空气阻力,现将木块b自由释放。
(1)若细棒固定,求木块b运动至细棒a正下方时的速度大小v0;
(2)若细棒不固定,求木块b运动至细棒a正下方时对轻绳的拉力大小F;
(3)若在A点正下方竖直立着一块挡板,细棒不固定,当轻绳与水平方向成θ=37°角时,轻绳突然断裂,木块b此时处于细棒a的右下方,sin37°=0.6,求木块b在挡板上的撞击点离水平轨道的距离d。
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