内容正文:
2026届高三下学期阶段性检测二
物理试题
一、单选题: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,只有一个选项正确。
1. 如图所示,质量均为m的三本书叠放在水平桌面上,小甘同学用水平恒力F抽第2本书,结果第1、2本书被一起加速抽出,第3本书保持不动。假设书与书、书与桌面间的动摩擦因数均为,则抽书过程中,下列说法正确的是( )
A. 第1本书受向左的摩擦力
B. 第1、2本书间的摩擦力大小为
C. 第2、3本书间的摩擦力大小为
D. 桌面对第3本书的摩擦力大于第2、3本书间的摩擦力
2. 近年来,中科院宣布紧凑型聚变能实验装置(BEST)正在安装,中国“人造太阳”预计2027年竣工。“人造太阳”的主要核聚变反应式为:,下列说法正确的是( )
A. X是质子
B. 比更稳定
C. 核聚变可在常温下发生
D. “人造太阳”与核电站核反应类型相同
3. 一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图1所示,a、b、c是介质中的三个质点。图2是质点b的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的周期为0.9s
B. 该波沿x轴正方向传播
C. t=0.5s时,质点a的速度最大,加速度为零
D. t=0.5s时,质点c的位移为零,速度沿y轴负方向
4. 如图为某LC振荡电路的电流随时间变化的i-t图像,已知t=0时刻,回路中电容器的M板带正电。下列关于电磁波与LC振荡电路的说法,正确的是( )
A. Oa段时间内,回路的磁场能不断减小,电容器处于充电过程
B. cd段时间内,回路的电场能不断增大,M板带正电且电荷量不断增加
C. 雷达利用电磁波的反射特性探测目标,医用CT机也利用电磁波的反射特性工作
D. 收音机接收电路中,调节可变电容使电路发生电谐振、选出特定频率电台信号的过程,叫作解调
5. 如图所示的变压器为理想变压器,两电表为理想交流电表,定值电阻的阻值为,电阻箱的调节范围为0~99.9Ω。现在ab间接入的交流电,当电阻箱的阻值为时,两电表的示数分别为16V和0.25A。下列说法正确的是( )
A. 流过电流表的电流每秒改变方向50次
B. 变压器原、副线圈的匝数比为
C.
D. 当电阻箱的阻值为时,电源消耗的总功率为12W
6. 如图,在空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀足够长的透明吸管,接口处用蜡密封,吸管中注入一段长度可忽略的油柱,在吸管上标上温度值,就制作成了一个简易气温计。若外界大气压不变,下列说法正确的是( )
A. 吸管上的温度刻度分布不均匀
B. 吸管上标的温度值由下往上减小
C. 温度升高时,罐内气体增加的内能小于吸收的热量
D. 温度升高时,饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数不变
7. 如图甲所示,一质量为的小球用长为的轻绳悬挂于点,点到地面的距离也为,其正下方有一钉子,另一小球与轻质弹簧连接,静置于地面上。初始时轻绳拉至水平位置,现由静止释放小球,轻绳碰到钉子后恰好断裂。时小球与正前方弹簧接触,时与弹簧分离,弹簧始终处于弹性限度内。小球与弹簧接触过程中,的图像如图乙所示。已知,整个过程中系统没有机械能损失,未与地面相撞,为重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 小球摆到最低点时速度大小为
B. 当小球的速度为时,小球的速度大小为
C. 小球的质量为
D. 如果没有钉子,球摆到最低点时绳子也会恰好断裂
8. 如图所示,在光滑的绝缘水平面上,三条相互平行、间距为d的虚线间存在图示方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,一直角三角形导体框放在水平面上,AB边与虚线平行,BC边长度为d,刚开始导体框的C点刚好在最左侧的虚线上。现给导体框施加一水平向右的外力F,使导体框向右做匀速直线运动。关于运动过程中产生的感应电动势E的大小、感应电流I的大小、外力F的大小以及外力功率P的大小随位移或位移的平方的变化规律正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,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. 探测器绕太阳沿椭圆轨道运动,其近日点距太阳中心为,其远日点距太阳中心为。另有一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动,其轨道半径为。已知引力常量为,太阳半径为,探测器与小行星运行的周期均为,下列说法正确的是( )
A. 小行星绕太阳运行的速率为
B. 太阳的质量可表示为
C. 太阳的密度可表示为
D. 探测器在近日点与远日点的速率之比为
10. 如图,水平放置的A、B板和M、N板分别组成平行板电容器C1和C2,A板通过一理想二极管与M板相连接,B板和N板都接地。M、N两板之间插有电介质,A板和B板正中均有一小孔,两孔在同一竖直线上。现让A板带正电,稳定后,一带电液滴从小孔正上方由静止开始下落,穿过小孔到达B板处速度恰为零。空气阻力忽略不计,极板间电场视为匀强电场。下列说法正确的是( )
A. 仅将A板向下移动一小段距离后,A板电势升高
B. 仅将N板向右移动一小段距离时,C1、C2均不充、放电
C. 仅在M、N板间更换相对介电常数更大的电介质时,C1充电、C2放电
D. M板向下移动一小段距离时,液滴能穿过B板小孔
三、非选择题:本题共5小题,共58分。
11. 某实验小组利用图甲所示的装置测量当地的重力加速度。水平放置的气垫导轨上,有一带有方盒的滑块,细线右端与滑块相连,细线左端挂有5个完全相同的钩码。
回答下列问题:
(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片的宽度______cm;
(2)平衡滑块所受的阻力后,由静止释放滑块,测得挡光片通过光电门的时间为,则滑块通过光电门的瞬时速度可表示为______(用字母、表示);
(3)将细线左侧悬挂的钩码逐个放入滑块的方盒内,并每次重复(2)中的实验操作,依次记录挡光片通过光电门的时间,分别记为、、、;
(4)实验测得挡光片到光电门的初始距离为,带方盒的滑块质量为、单个钩码的质量为,以细线左侧悬挂的钩码个数为纵坐标、为横坐标,绘制函数图像。实验发现所得图像为一条直线,测得直线的斜率为,则当地的重力加速度可表示为______(用字母、、、、表示)。
12. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表电阻“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值。示数如图甲所示,则此时热敏电阻的阻值________。
(2)该同学为了进一步探究此热敏电阻阻值随温度变化的关系,设计了如图乙所示的实验电路,定值电阻,则在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于最________(选填“左”或“右”)端。在某次测量中,若毫安表的示数为2.5mA,的示数为1.50mA,两电表可视为理想电表,则热敏电阻的阻值为________(结果保留两位有效数字)。
(3)经过多次测量,该同学得到热敏电阻阻值随温度变化的关系图像如图丙所示,可知该热敏电阻的阻值随温度降低越来越________(选填“大”或“小”)。
(4)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示,其中电源电动势,定值电阻,长度的热敏电阻下端紧靠在油箱底部,不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流时报警器开始报警,若测得报警器报警时油液(热敏电阻)的温度为30℃,油液外热敏电阻的温度为70℃,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为________cm(结果保留一位有效数字)。
13. 某介质均匀的玻璃砖截面如图所示。下边界是半径为6R的半圆弧,以其圆心O为坐标原点建立坐标系,上边界是半径为10R的优弧,圆心P坐标为(0,8R)。为测定该玻璃砖的折射率,在O处放置一单色光源,发现上边界有光线射出的区域恰好覆盖了半圆MN,不考虑光在玻璃砖内反射后再射出。空气中的光速为c,求:
(1)该玻璃砖的折射率;
(2)能从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间。
14. 如图所示,半径的圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角,另一端点C为轨道的最低点,C点右侧的光滑水平路面上紧挨C点放置一足够长的木板,木板质量,上表面与C点等高。质量的物块(可视为质点)从空中A点以的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道,沿轨道滑行,之后又滑上木板,木板获得的最大速度为,取,求:
(1)A、B两点间的竖直高度h;
(2)物块刚到达轨道上的C点时对轨道的压力;
(3)在圆弧轨道运动过程摩擦力对物块做的功。
15. 如图所示,在区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场;在区域内存在沿轴正方向的匀强电场。质量为、电荷量为()的粒子甲从点由静止释放,进入磁场区域后,与静止在点、质量为的中性粒子乙发生弹性正碰,碰撞后的电量转移给粒子乙。不计粒子重力及碰撞后粒子间的相互作用,忽略场变化的效应。
(1)求电场强度的大小;
(2)若两粒子碰撞后,立即撤去电场,同时在区域内加上与区域相同的磁场,求从两粒子碰撞到下次相遇的时间;
(3)若两粒子碰撞后,粒子乙首次离开第一象限时,撤去所有电场和磁场,经一段时间后,在全部区域内加上与原区域相同的磁场,此后两粒子的轨迹恰好不相交,求粒子甲在这段时间内运动的距离。
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2026届高三下学期阶段性检测二
物理试题
一、单选题: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,只有一个选项正确。
1. 如图所示,质量均为m的三本书叠放在水平桌面上,小甘同学用水平恒力F抽第2本书,结果第1、2本书被一起加速抽出,第3本书保持不动。假设书与书、书与桌面间的动摩擦因数均为,则抽书过程中,下列说法正确的是( )
A. 第1本书受向左的摩擦力
B. 第1、2本书间的摩擦力大小为
C. 第2、3本书间的摩擦力大小为
D. 桌面对第3本书的摩擦力大于第2、3本书间的摩擦力
【答案】C
【解析】
【详解】A.在水平向右恒力F作用下第1、2本书被一起加速抽出,说明它们的加速度方向水平向右,对第1本书,其有向右的加速度原因是受到向右的静摩擦力,故A错误;
BC.对第1、2本书整体,第2、3本书间的滑动摩擦力大小为
由牛顿第二定律
对第1本书,由牛顿第二定律,故B错误,C正确;
D.第3本书保持不动,其水平方向受力平衡,即第2本书对第3本书的滑动摩擦力与桌面对其的静摩擦力平衡,故D错误。
故选C。
2. 近年来,中科院宣布紧凑型聚变能实验装置(BEST)正在安装,中国“人造太阳”预计2027年竣工。“人造太阳”的主要核聚变反应式为:,下列说法正确的是( )
A. X是质子
B. 比更稳定
C. 核聚变可在常温下发生
D. “人造太阳”与核电站核反应类型相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.核反应遵守电荷数守恒、质量数守恒:反应前总电荷数为,总质量数为;反应后的电荷数为2、质量数为4,因此X的总电荷数为0、总质量数为1,为中子,不是质子,故A错误;
B.核聚变属于放能反应,生成物的比结合能大于反应物的比结合能,比结合能越大原子核越稳定,因此氦核比氚更稳定,故B正确;
C.核聚变需要超高温高压条件,克服原子核间的库仑斥力才能发生,常温下无法反应,故C错误;
D.“人造太阳”的核反应类型为核聚变,现有商用核电站的核反应类型为核裂变,二者反应类型不同,故D错误。
故选B。
3. 一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图1所示,a、b、c是介质中的三个质点。图2是质点b的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的周期为0.9s
B. 该波沿x轴正方向传播
C. t=0.5s时,质点a的速度最大,加速度为零
D. t=0.5s时,质点c的位移为零,速度沿y轴负方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图2可得该波的周期为,故A错误;
B.图2是质点b的振动图像,t=0的下一瞬间向轴负方向振动,根据“同侧法”,可得该波沿x轴负方向传播,故B错误;
CD.根据图1可得该波的波长为,则波速为
波沿x轴负方向传播,t=0.5s时,波向x轴负方向传播了
可得t=0.5s时,波的图像如图中虚线所示。
可得t=0.5s时,a点在y轴负最大值处,b点在y轴正最大值处,c点在平衡位置。所以,t=0.5s时,质点a的速度为零,加速度最大。t=0.5s时,质点c的位移为零,根据“同侧法”,速度沿y轴负方向,故C错误,D正确。
故选D。
4. 如图为某LC振荡电路的电流随时间变化的i-t图像,已知t=0时刻,回路中电容器的M板带正电。下列关于电磁波与LC振荡电路的说法,正确的是( )
A. Oa段时间内,回路的磁场能不断减小,电容器处于充电过程
B. cd段时间内,回路的电场能不断增大,M板带正电且电荷量不断增加
C. 雷达利用电磁波的反射特性探测目标,医用CT机也利用电磁波的反射特性工作
D. 收音机接收电路中,调节可变电容使电路发生电谐振、选出特定频率电台信号的过程,叫作解调
【答案】B
【解析】
【详解】A.电容器给线圈放电时,由于线圈自感作用会阻碍电流的增大,故放电电流逐渐增大,而充电时充电电流逐渐减小,充电结束电流为零,故Oa段时间内,电容器处于放电过程,电容器把电场能转化为线圈的磁场能,回路的磁场能不断增加,故A错误;
B.cd段时间内是充电过程,回路的电场能不断增大,M板带正电且电荷量不断增加,故B正确;
C.雷达利用电磁波的反射特性(回波)来探测目标;而医用CT机利用的是X射线的透射特性,故C错误;
D.收音机接收电路中,调节可变电容使电路发生电谐振、选出特定频率电台信号的过程叫作调谐,故D错误。
故选B。
5. 如图所示的变压器为理想变压器,两电表为理想交流电表,定值电阻的阻值为,电阻箱的调节范围为0~99.9Ω。现在ab间接入的交流电,当电阻箱的阻值为时,两电表的示数分别为16V和0.25A。下列说法正确的是( )
A. 流过电流表的电流每秒改变方向50次
B. 变压器原、副线圈的匝数比为
C.
D. 当电阻箱的阻值为时,电源消耗的总功率为12W
【答案】B
【解析】
【详解】A.ab间接入的交流电,根据
可得频率
可得流过电流表的电流每秒改变方向100次,故A错误;
B.根据电压关系,其中满足
可得
满足,电流关系
联立可得
可得变压器原、副线圈的匝数比为,故B正确;
C.根据
可知,故C错误;
D.当电阻箱的阻值为时,根据
可得原线圈电流为
电源消耗的总功率为,故D错误。
故选B。
6. 如图,在空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀足够长的透明吸管,接口处用蜡密封,吸管中注入一段长度可忽略的油柱,在吸管上标上温度值,就制作成了一个简易气温计。若外界大气压不变,下列说法正确的是( )
A. 吸管上的温度刻度分布不均匀
B. 吸管上标的温度值由下往上减小
C. 温度升高时,罐内气体增加的内能小于吸收的热量
D. 温度升高时,饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.若油柱缓慢移动,则封闭的理想气体发生了等压变化,则、
所以
由此可知,吸管上的温度刻度分布均匀,故A错误;
B.若温度升高,气体体积变大,油柱向上移动,则吸管上的温度刻度值由下往上增大,故B错误;
C.气温升高时,气体内能增加,气体体积增大,对外做功,根据热力学第一定律可知,气体吸收的热量大于对外做的功,罐内气体增加的内能小于吸收的热量,故C正确;
D.随温度升高,每个分子产生的平均撞击力变大,而气体发生等压变化,则单位时间内罐内壁单位面积上受到气体分子撞击的次数减小,故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示,一质量为的小球用长为的轻绳悬挂于点,点到地面的距离也为,其正下方有一钉子,另一小球与轻质弹簧连接,静置于地面上。初始时轻绳拉至水平位置,现由静止释放小球,轻绳碰到钉子后恰好断裂。时小球与正前方弹簧接触,时与弹簧分离,弹簧始终处于弹性限度内。小球与弹簧接触过程中,的图像如图乙所示。已知,整个过程中系统没有机械能损失,未与地面相撞,为重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 小球摆到最低点时速度大小为
B. 当小球的速度为时,小球的速度大小为
C. 小球的质量为
D. 如果没有钉子,球摆到最低点时绳子也会恰好断裂
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球摆到最低点的过程,由动能定理得
又
联立得,故A错误;
BC.小球与弹簧接触的过程,对于小球A、B组成的系统,根据动量守恒和初、末状态机械能相等,有,
由图乙可知,
联立解得,,故B正确,C错误;
D.小球A摆到最低点时,根据牛顿第二定律有
即
由于钉子的存在,会突然变小,由上式可知,会突然变大,轻绳恰好断裂,如果没有钉子,就不会突然变大,轻绳就不会断裂,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,在光滑的绝缘水平面上,三条相互平行、间距为d的虚线间存在图示方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,一直角三角形导体框放在水平面上,AB边与虚线平行,BC边长度为d,刚开始导体框的C点刚好在最左侧的虚线上。现给导体框施加一水平向右的外力F,使导体框向右做匀速直线运动。关于运动过程中产生的感应电动势E的大小、感应电流I的大小、外力F的大小以及外力功率P的大小随位移或位移的平方的变化规律正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】设∠C=α,磁感应强度为,导体框的速度为v
A.导体框向右运动的位移在0~d的过程中,从0开始向右移动的位移为,根据几何关系可得有效长度
导体框产生的感应电动势为
可知与成正比,图像是一条过原点的倾斜直线;
当时感应电动势的最大值为
导体框向右运动的位移在d-2d的过程中,从d开始向右移动的位移为,根据几何关系可得线框在左边磁场的有效长度为
产生的感应电动势大小为
根据几何关系,可得线框在右边磁场的有效长度为
产生的感应电动势大小为
根据右手定则可知,两个电源产生的电流方向相同,两个电源相互叠加增强,则总的电动势为
可知与成正比,图像是一条的倾斜直线;
当时感应电动势的最大值为
导体框向右运动的位移在2d~3d 的过程中,从2d开始向右移动的位移,根据几何关系可得线框的有效长度为
导体框产生的感应电动势为
可知与成正比,图像是一条倾斜的直线;
当时感应电动势的最大值为
故A正确;
B.导体框向右运动的位移在0~d的过程中,导体框中的感应电流为
可知与成正比,图像是一条过原点的倾斜直线;
当时感应电流的最大值为
当导体框向右运动的位移在d-2d的过程中,导体框中的感应电流为
可知与成正比,图像是一条的倾斜直线;
当时感应电流的最大值为
导体框向右运动的位移在2d~3d 的过程中,导体框中的感应电流为
可知与成正比,图像是一条倾斜直线;
当时感应电流的最大值为
故B错误;
C.导体框向右运动的位移在0~d的过程中,导体框所受的安培力大小为
由力的平衡条件得外力的大小为
可知与成正比,图像是一条过原点的开口向上的曲线;
当时外力的最大值为
当导体框向右运动的位移在d-2d的过程中,导体框所受的安培力大小为
由力的平衡条件得外力的大小为
可知与成正比,图像是一条过开口向上的曲线;
当时外力的最大值为
导体框向右运动的位移在2d~3d 的过程中,导体框所受的安培力大小为
由力的平衡条件得外力的大小为
可知与成正比,图像是一条曲线;
当时外力的最大值为
故C错误;
D.导体框向右运动的位移在0~d的过程中,外力F的功率为
可知与成正比,图像是一条过原点的倾斜直线;
当时外力的功率最大值为
当导体框向右运动的位移在d-2d的过程中,力F的功率为
可知与成正比,图像是一条的倾斜直线;
当时外力的功率最大值为
导体框向右运动的位移在2d~3d 的过程中,外力F的功率为
可知与成正比,图像是一条过原点的倾斜直线;
当时外力的功率最大值为
故D正确。
故选AD。
二、多选题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,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. 探测器绕太阳沿椭圆轨道运动,其近日点距太阳中心为,其远日点距太阳中心为。另有一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动,其轨道半径为。已知引力常量为,太阳半径为,探测器与小行星运行的周期均为,下列说法正确的是( )
A. 小行星绕太阳运行的速率为
B. 太阳的质量可表示为
C. 太阳的密度可表示为
D. 探测器在近日点与远日点的速率之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小行星做匀速圆周运动,周长为
周期为,平均速率为,故A正确;
B.对小行星,万有引力提供向心力:
整理得太阳质量,故B错误;
C.太阳密度
太阳体积
将代入得:
根据开普勒第三定律,探测器半长轴
且
即:
代入密度表达式得:,故C正确;
D.根据开普勒第二定律,对椭圆轨道的探测器,相同时间内扫过面积相等,取极短时间,近日点速度,远日点速度,则
整理得:,故D错误。
故选AC。
10. 如图,水平放置的A、B板和M、N板分别组成平行板电容器C1和C2,A板通过一理想二极管与M板相连接,B板和N板都接地。M、N两板之间插有电介质,A板和B板正中均有一小孔,两孔在同一竖直线上。现让A板带正电,稳定后,一带电液滴从小孔正上方由静止开始下落,穿过小孔到达B板处速度恰为零。空气阻力忽略不计,极板间电场视为匀强电场。下列说法正确的是( )
A. 仅将A板向下移动一小段距离后,A板电势升高
B. 仅将N板向右移动一小段距离时,C1、C2均不充、放电
C. 仅在M、N板间更换相对介电常数更大的电介质时,C1充电、C2放电
D. M板向下移动一小段距离时,液滴能穿过B板小孔
【答案】BD
【解析】
【详解】根据电容决定式和定义式,
A.仅将A板向下移动一小段距离后,电容增大,设A板电荷量不变,则A板电势降低,M板要给A板充电,但是二极管反向,所以不能充电,故A板电荷量不变,A板电势降低,故A错误;
B.仅将N板向右移动一小段距离时,则电容减小,设M板电荷量不变,则M板电势升高,M板要给A板充电,但是二极管反向,所以不能充电,故M板电荷量不变,A板电荷量不变,、均不充放电,故B正确;
C.仅在M、N板间更换相对介电常数更大的电介质时,则电容增大,设M板电荷量不变,则M板电势降低,A板要给M板充电,二极管正向导通,所以能充电,则放电充电,故C错误;
D.M板向下移动一小段距离时,则电容增大,设M板电荷量不变,则M板电势降低,A板要给M板充电,二极管正向导通,所以能充电,则放电充电,A、B板间电场强度减小,带电液滴在板间克服电场力做功减小,故液滴能穿过B板小孔,故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共58分。
11. 某实验小组利用图甲所示的装置测量当地的重力加速度。水平放置的气垫导轨上,有一带有方盒的滑块,细线右端与滑块相连,细线左端挂有5个完全相同的钩码。
回答下列问题:
(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片的宽度______cm;
(2)平衡滑块所受的阻力后,由静止释放滑块,测得挡光片通过光电门的时间为,则滑块通过光电门的瞬时速度可表示为______(用字母、表示);
(3)将细线左侧悬挂的钩码逐个放入滑块的方盒内,并每次重复(2)中的实验操作,依次记录挡光片通过光电门的时间,分别记为、、、;
(4)实验测得挡光片到光电门的初始距离为,带方盒的滑块质量为、单个钩码的质量为,以细线左侧悬挂的钩码个数为纵坐标、为横坐标,绘制函数图像。实验发现所得图像为一条直线,测得直线的斜率为,则当地的重力加速度可表示为______(用字母、、、、表示)。
【答案】 ①. 0.650 ②. ③.
【解析】
【详解】[1]图乙所示,游标卡尺为20分度,精确度为0.05mm,则挡光片的宽度
[2]滑块通过光电门的瞬时速度
[3]对整体,根据牛顿第二定律有
滑块通过光电门的速度
根据
联立整理得
可知图像斜率
解得
12. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表电阻“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值。示数如图甲所示,则此时热敏电阻的阻值________。
(2)该同学为了进一步探究此热敏电阻阻值随温度变化的关系,设计了如图乙所示的实验电路,定值电阻,则在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于最________(选填“左”或“右”)端。在某次测量中,若毫安表的示数为2.5mA,的示数为1.50mA,两电表可视为理想电表,则热敏电阻的阻值为________(结果保留两位有效数字)。
(3)经过多次测量,该同学得到热敏电阻阻值随温度变化的关系图像如图丙所示,可知该热敏电阻的阻值随温度降低越来越________(选填“大”或“小”)。
(4)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示,其中电源电动势,定值电阻,长度的热敏电阻下端紧靠在油箱底部,不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流时报警器开始报警,若测得报警器报警时油液(热敏电阻)的温度为30℃,油液外热敏电阻的温度为70℃,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为________cm(结果保留一位有效数字)。
【答案】(1)1.9 (2) ①. 左 ②. 5.0
(3)大 (4)5
【解析】
【小问1详解】
表盘的指针位置为19,测电阻所用的挡位为“×100”挡,所以读数结果为
【小问2详解】
[1]为了保证被测部分的电压从零开始逐渐增大,对仪器起到保护作用,电路图中滑动变阻器的滑片P应置于最左端。
[2]并联电路,各支路两端电压相同,根据欧姆定律得热敏电阻阻值
【小问3详解】
由图像可知该热敏电阻的阻值随温度降低越来越大。
【小问4详解】
电路报警时,总电阻,
由图可知,油液内(报警液面处)热敏电阻的温度为30℃,由图可知,此时热敏电阻的阻值1.5kΩ,油液外热敏电阻的温度为70℃,由图可知,此时热敏电阻的阻值0.5kΩ。设报警液面到油箱底部的距离为h,热敏电阻的总阻值
解得
13. 某介质均匀的玻璃砖截面如图所示。下边界是半径为6R的半圆弧,以其圆心O为坐标原点建立坐标系,上边界是半径为10R的优弧,圆心P坐标为(0,8R)。为测定该玻璃砖的折射率,在O处放置一单色光源,发现上边界有光线射出的区域恰好覆盖了半圆MN,不考虑光在玻璃砖内反射后再射出。空气中的光速为c,求:
(1)该玻璃砖的折射率;
(2)能从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题意可知光线恰好在N点发生全反射,如图所示
根据全反射临界角公式可得
由几何关系可得
解得该玻璃砖的折射率为
【小问2详解】
光线在玻璃砖中的传播速度为
光线沿轴方向从上边界射出时,在玻璃砖中的传播距离最大,如图所示
则有
从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间为
联立解得
14. 如图所示,半径的圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角,另一端点C为轨道的最低点,C点右侧的光滑水平路面上紧挨C点放置一足够长的木板,木板质量,上表面与C点等高。质量的物块(可视为质点)从空中A点以的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道,沿轨道滑行,之后又滑上木板,木板获得的最大速度为,取,求:
(1)A、B两点间的竖直高度h;
(2)物块刚到达轨道上的C点时对轨道的压力;
(3)在圆弧轨道运动过程摩擦力对物块做的功。
【答案】(1)
(2),方向竖直向下。
(3)
【解析】
【小问1详解】
由平抛运动可知到达B点时竖直速度
又
可得
【小问2详解】
在木板上滑行过程,有
在C点,有
由牛顿第三定律
可得
方向竖直向下。
【小问3详解】
在BC上滑动过程,由动能定理有
其中
可得
15. 如图所示,在区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场;在区域内存在沿轴正方向的匀强电场。质量为、电荷量为()的粒子甲从点由静止释放,进入磁场区域后,与静止在点、质量为的中性粒子乙发生弹性正碰,碰撞后的电量转移给粒子乙。不计粒子重力及碰撞后粒子间的相互作用,忽略场变化的效应。
(1)求电场强度的大小;
(2)若两粒子碰撞后,立即撤去电场,同时在区域内加上与区域相同的磁场,求从两粒子碰撞到下次相遇的时间;
(3)若两粒子碰撞后,粒子乙首次离开第一象限时,撤去所有电场和磁场,经一段时间后,在全部区域内加上与原区域相同的磁场,此后两粒子的轨迹恰好不相交,求粒子甲在这段时间内运动的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子甲在电场中加速,由动能定理
粒子甲进入区域后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,满足
由题意可知
联立解得
【小问2详解】
由题意,发生弹性碰撞后甲、乙粒子带电量均为,由系统动量守恒得
碰撞前后系统动能相等,有
联立解得碰撞后两粒子速度,
根据洛伦兹力提供向心力,甲、乙两粒子碰撞后做圆周运动的半径分别满足,
解得
可知甲、乙两粒子在磁场中做半径相同的圆周运动,由
代入数据可得 ,
从两粒子碰撞到下次相遇的时间应该满足以下关系式
可得
【小问3详解】
由上述分析可知,当粒子乙出第一象限时甲在磁场中偏转角度为
撤去电场磁场后,两粒子做匀速直线运动,乙粒子运动一段时间后,整个区域再加上相同的磁场,可得两粒子在磁场中仍做半径为b的匀速圆周运动,要求轨迹恰好不相交,则如图所示
设撤去电场、磁场到加磁场乙匀速运动距离,甲的匀速运动距离,可知
在中,由余弦定理
解得
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