内容正文:
哈三中2025—2026学年度下学期
高二学年期末考试物理试题
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,1~7小题只有一个选项正确,每小题4分。8~10小题有多个选项正确,全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的不得分)
1. 碳14是碳的一种同位素,在考古、医学研究中有重要的作用。碳14衰变方程为,其半衰期是5730年,下列说法正确的是( )
A. 是质子
B. 与均有14个中子,质量相同
C. 若原有50个原子核,经5730年,一定只剩余25个
D. 的化合物的半衰期也为5730年
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据核反应满足电荷数和质量数守恒可知,X的电荷数和质量数分别为,
可知X是电子,不是质子,故A错误;
B.与均有14个核子,其中有6个质子,8个中子;有7个质子,7个中子,故B错误;
C.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,仅对大量原子核的衰变行为有预测意义,对少量原子核不适用,无法确定50个经一个半衰期后的准确剩余量,故C错误;
D.半衰期由原子核内部自身性质决定,与原子所处的化学状态、外部物理环境均无关,因此的化合物半衰期仍为5730年,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,悬停在空中的无人机释放一重物,当重物下落的距离分别为、、时,下列判断正确的是(不计空气阻力)( )
A. 所用时间之比为
B. 速度变化量大小之比为
C. 末速度大小之比为
D. 平均速度大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据自由落体运动规律
解得
即
因此,故A错误;
B.根据
得速度变化量大小之比为,故B错误;
C.根据
末速度大小之比为,故C正确;
D.根据
得平均速度大小之比为,故D错误。
故选C。
3. 某同学在学校实验室分别用甲、乙两个质量相等的单摆做简谐运动的实验,测得的振动图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长
B. 两摆球经过平衡位置时,动能不可能相等
C. 乙单摆的振动方程是
D. 在任意相同时间内,两摆球的位移之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,由单摆周期公式
可知两单摆的摆长相等,故A错误;
B.两摆的角频率相同,振幅分别为、。摆球经过平衡位置时速度达到最大,且故两摆球经过平衡位置时的速度大小不同,动能不可能相等,故B正确;
C.将代入题给方程得,与图中乙摆此时不符,故C错误;
D.是两摆的振幅之比,但两摆初相位不同。例如时、,同一时刻位移之比不恒为,故D错误。
故选B。
4. 如图所示,密闭容器内的一定质量的理想气体,从状态沿图线变化到状态、状态、状态,最终回到状态,、的延长线过坐标原点。图线与横轴平行,图线与纵轴平行,则下列判断正确的是( )
A. 从到过程,气体分子温度升高 B. 从到过程,气体对外界做功
C. 从到过程,气体的内能保持不变 D. 从到过程,气体内能增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.对于一定质量的理想气体,
即状态点与原点连线的斜率与温度成正比。到过程中不变,增大,所以温度降低,故A错误;
B.的延长线过原点,到过程中状态点与原点连线的斜率不变,所以温度不变。减小,即体积增大,气体膨胀并对外界做功,故B正确;
C.到过程中不变,即体积不变,而增大,由
可知温度升高。一定质量理想气体的内能随温度升高而增大,故C错误;
D.的延长线过原点,到过程中状态点与原点连线的斜率不变,所以温度不变。一定质量理想气体的内能不变,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,一棱镜的截面为直角三角形,,斜边长度为。棱镜材料的折射率为。一光线以的入射角从边的中点射入棱镜,不考虑光线沿原光路返回的情况,光在空气中的传播速度为。下列说法正确的是( )
A. 光线可能在边上与点距离为处射出
B. 光线可能在边上与点距离为处射出
C. 光线第一次从棱镜内射出,需用时
D. 光线第一次从棱镜内射出,需用时
【答案】C
【解析】
【详解】AB.光线以的入射角从边的中点射入棱镜,根据折射定律可得
解得
可知光线在边的折射角为;光线在边出射时发生全反射的临界角为
可得
作出光线在棱镜中的光路图,如图所示
可知光线在点发生全反射后从边上的点垂直边射出;根据几何关系可知,,
则光线在边上与点距离为处射出,故AB错误;
CD.光线在棱镜中的传播速度为
光线第一次从棱镜内射出,经过的路程为
则光线第一次从棱镜内射出,需用时,故C正确,D错误。
故选C。
6. 如图所示,一名工人尝试把静止在卸货梯上的货物推上货车,第一种方式是用平行于卸货梯平面向上的力推货物,第二种方式是用水平向右的力推货物,两种方式均未推动货物,货车始终静止于水平地面,则下列说法正确的是( )
A. 两种方式中,人受到卸货梯的摩擦力大小均相等
B. 第二种方式中货物所受合外力更大
C. 若两种方式中,工人作用在货物的力的大小相等,且第一种方式货物所受摩擦力沿接触面向上,则第二种方式货物所受摩擦力可能沿接触面向下
D. 工人若要匀速推动货物,采用第一种方式更省力
【答案】D
【解析】
【详解】A.用平行于卸货梯平面向上的力去推货物,人所受到的摩擦力为重力沿货梯向下的分力与推力对人的反作用力之和,用水平向右的力推货物,人所受的摩擦力为重力沿货梯向下的分力与推力对人的反作用力沿货梯方向的分力之和,由于不知道两次推力的大小,故不能比较摩擦力的大小,故A错误;
B.不管用哪种方式推,都没有推动,货物静止,合力都为零,故B错误;
C.第一种方式货物所受摩擦力沿接触面向上,则重力沿货梯方向向下的分力大于推力,第二种方式货物所受水平推力沿斜面的分力一定小于推力,也小于重力沿货梯向下的分力,故货物所受摩擦力必定沿接触面向上,故C错误;
D.设卸货梯与水平方向夹角为,第一种方式,对匀速运动的货物,根据平衡条件可知推力
第二种方式,对匀速运动的货物,根据平衡条件可知推力
综上可知,即采用第一种方式更省力,故D正确。
故选D。
7. 上市销售前,电动汽车需要在封闭场地路段进行测试。某测试场地在汽车行进路段安装测速仪,汽车开始运动时测速仪开始工作,每隔向网络系统提交一次数据。现有一辆汽车沿该路段完成启动、匀速和制动全程的测速,启动和制动的过程可以看成是匀变速直线运动。测量数据如下表,根据数据分析,下列说法正确的是( )
时间(s)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
…
速度()
0
12
24
27
27
27
27
20
0
0
0
…
A. 汽车的匀速过程持续时间比8.5 s长 B. 汽车的减速过程持续了4 s
C. 13秒末汽车的速度大小不是 D. 制动过程的加速度大小一定为
【答案】A
【解析】
【详解】A.由表格数据,启动时匀加速加速度
加速到最大速度的时间
即4.5s末进入匀速阶段。
减速阶段设制动加速度大小为,开始减速的时刻为,时速度为,故
得
时速度为0,说明减速到0的时刻,代入得,解得
所以,
故匀速持续时间,故A正确;
B.减速持续时间,故B错误;
C.减速最早从 13.3s 开始,13s末还未开始减速,速度仍为,故C错误;
D.制动加速度,不一定等于,故D错误。
故选A。
8. 一群处于能级的氢原子,向低能级跃迁过程中发出多种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲中的金属板上,只能测得3条电流随电压变化的图像,如图乙所示。氢原子的能级图如图丙所示,下列推断正确的是( )
A. 这群氢原子跃迁时最多可发出3种不同频率的光
B. 图乙中的光光子能量为
C. 图乙中的光光子是氢原子由能级向基态跃迁发出的
D. 金属板的逸出功可能为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.从能级开始,氢原子退激发过程中可能出现、、、、和共6种跃迁,故A错误;
B.根据光电效应规律,遏止电压的绝对值越大,入射光子的能量越大。六种跃迁能量中最大的三种为、和。图中,因此光的能量为,又,故B正确;
C.光的能量最小,对应跃迁;能级跃迁到基态时光子能量最大,对应光,故C错误;
D.其余三种跃迁的光子能量分别为、和。要恰有三种光发生光电效应,逸出功可满足,满足该条件,故D正确。
故选BD。
9. 为研究甲乙两车在同一直线上的运动,沿着该直线方向建立位置()坐标轴,从时刻开始记录两车的运动规律。甲车做匀变速直线运动,其位置—时间()图像如图甲所示;乙车刹车,可视为匀减速直线运动,整个运动过程的位置—速度平方()图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 时,甲的速度为,乙的速度为
B. 甲、乙质点间的最大间距为
C. 经过,甲追上乙
D. 经过,甲追上乙
【答案】BC
【解析】
【详解】甲车做匀变速直线运动,位移公式为 。 由图甲得三个点:;;
解得,
因此
乙做匀减速直线运动,根据匀变速公式
结合图乙得关系
对比得: 初速度 ,加速度
乙初始位置,因此:
乙刹车到停止的时间 ,停止位置 。
A.时,,,甲速度不为,故A错误;
B.甲乙间距最大发生在速度相等时(甲匀加速,乙匀减速,速度相等前间距增大,之后减小)。当时,
可得
间距
代入
解得 ,故 B正确;
CD.时,甲的位置 ,说明甲在乙停止后才追上乙。
令 ,
解得,故C正确,D错误。
故选BC。
10. 如图,为工业用运输机械人的内部元件,截面为正三角形,用来运输略小于三角形内切圆的工件小球(重力为)。内壁光滑的三角形各边装有压力传感器,传感器实时采集的信息输入信息处理单元,即可实时测得元件倾角,其原理可简化如下:点锁死,该元件只能以点为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动,初始时边处于水平状态,转动到边处于上方的水平位置,在转动过程中,边与水平面的夹角记为元件的倾角,则:( )
A. 信息处理单元将边的传感器示数乘以,即可得到元件倾角的正弦值
B. 信息处理单元可利用边传感器采集的信息测得倾角
C. 边的传感器采集的信息最大时,元件倾角为
D. 边的传感器采集的信息最大时,元件倾角为
【答案】AC
【解析】
【详解】设元件倾角(BC与水平面夹角)为θ,当时,小球仅受重力、BC边支持力NBC和AC边支持力NAC,两支持力夹角为,受力图如图所示
根据拉密定理可得
可得
A.由变形可得
即AC边传感器示数乘以即可得到元件倾角的正弦值,故A正确;
B.当时,AB边传感器示数始终为0,无法区分不同倾角,因此无法测得倾角,故B错误;
C.当时,BC边传感器示数
当时,取得最大值,故C正确;
D.由,当时,则随增大而增大,因此在时取得最大值,故D错误。
故选AC。
二、实验题(共14分)
11. 如图所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上,另一端系上两根细绳、,为两细绳与橡皮条的结点,细绳跨过点处钉在木板上的光滑的钉子,下端挂重力已知的钩码,细绳用一个弹簧测力计钩住,可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点的位置。
(1)关于实验中必须注意的事项,下列说法正确的是_______。
A. 拉橡皮条的细绳要适当长些
B. 在拉动弹簧测力计时弹簧不可与外壳相碰或摩擦
C. 两个分力、的大小越大越好
D. 在绳下的纸上用笔画出两个点的位置,使这两个点的距离尽量近些
(2)图中与橡皮条延长线的夹角为,细绳与橡皮条延长线的夹角为,。若减少钩码个数,为使结点位置不变,需要进行的操作是_______。
A. 增大 B. 减小
C. 增大弹簧测力计的拉力 D. 减小弹簧测力计的拉力
【答案】(1)AB (2)BC
【解析】
【小问1详解】
A.拉橡皮条的细绳适当长一些,可以更准确地确定力的方向,减小方向误差,A正确。
B.弹簧测力计与外壳接触摩擦会导致拉力读数偏小,测量不准确,因此需要避免碰撞或摩擦,B正确。
C.两个分力大小适当即可,并非越大越好,过大可能超出弹簧测力计量程,也会增大实验误差,C错误。
D.记录细绳方向时,两个标记点距离尽量远一些,才能更准确确定方向,减小误差,D错误。
故选AB。
【小问2详解】
结点O位置不变,说明橡皮条拉力的大小、方向均不变,即和的合力不变,减少钩码个数就是减小的大小,由此根据平行四边形定则可作得下图,根据图可得出,随着减小,减小,增大。
故选BC。
12. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力和长度的关系。把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。
(1)关于本实验,下列说法正确的是_______。
A. 为了使实验效果明显,每个钩码重力越大越好
B. 应保证刻度尺位于竖直方向
C. 为减小实验误差,应多测几组数据,且每次增加的钩码数量必须相等
D. 在弹簧的下端挂上钩码后,立即读数
(2)以弹簧受到的弹力为纵轴、弹簧的长度为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出图像,如图乙所示。由图像可知,弹簧自由下垂时的长度________cm,弹簧的劲度系数________。(结果均保留2位有效数字)
(3)若实验中刻度尺没有完全竖直,而读数时视线保持水平,则由实验数据得到的弹簧劲度系数将________(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
(4)另外一名同学用该弹簧探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系,测得弹簧水平放置时的长度为初始长度,然后再将弹簧竖直悬挂如图甲所示进行实验,依据实验数据作出图像,如图丙所示,图像与纵轴有截距的原因是实验中未考虑弹簧自身受到的重力,查阅资料得知弹簧自重与形变量的定量关系是,据此估算弹簧自重为________N。
【答案】(1)B (2) ①. 5.0 ②. 50
(3)偏小 (4)0.5
【解析】
【小问1详解】
A.每个钩码重力适中即可,并非越大越好,A错误。
B.为准确测量出弹簧的长度,实验时应保证刻度尺位于竖直方向,B正确。
C.为减小实验误差,应多测几组数据,但每次增加的钩码数量不需要相等,C错误。
D.在弹簧的下端挂上钩码后,应等稳定后再读数,D错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]弹力时,弹簧长度为自由下垂时的长度,由图乙可知,长度
[2]根据胡克定律得
由公式可知,图像乙的斜率即为弹簧的劲度系数,所以弹簧的劲度系数
【小问3详解】
刻度尺没有完全竖直,而读数时视线保持水平,测得的弹簧伸长量大于真实伸长量,由可知,计算得到的劲度系数偏小。
【小问4详解】
根据图丙可知,弹簧由于自重产生的形变量
根据小问2得
将、k、代入题干给出的公式
得
三、解答题(共40分)
13. 有一列简谐横波沿轴传播,时刻的波形图如图(a)所示,位于轴上的质点的振动图像如图(b)所示。求:
(1)波的传播方向及速度;
(2)在时间内,质点运动的路程。
【答案】(1)波沿轴负方向传播;
(2)
【解析】
【小问1详解】
由图(b)可知时刻质点沿轴负方向振动,根据波形平移法可知,波沿轴负方向传播;
由图(a)可知波长为,由图(b)可知周期为,则波的传播速度为
【小问2详解】
由于
则在时间内,质点运动的路程为
14. 某同学制作了一个简易气动装置,可简化为如图所示的模型。水平汽缸和竖直汽缸固定在气压为的恒温环境中,其活塞、的横截面积分别为、()。两汽缸通过细管连通,汽缸内壁光滑,汽缸内壁与活塞间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度,重力加速度为。打开气阀,在活塞上用轻质细线悬挂重物,逐渐增加重物的质量,当重物质量为时活塞刚要开始向下运动。现关闭气阀,封闭体积为的气体(视为理想气体),然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞,直到重物刚要开始向上运动,已知此过程中气体吸收的热量为。求:
(1)该过程活塞的位移大小;
(2)该过程拉力对活塞做的功。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设环境压强为,活塞与汽缸内壁间的最大静摩擦力为。气阀打开且重物质量为时,活塞刚要向下运动,摩擦力方向向上,由活塞的受力平衡得
解得
关闭气阀后,气体初态压强仍为、体积为。设活塞向右移动后,活塞刚要向上运动时气体压强为。此时摩擦力方向向下,由活塞的受力平衡得
代入
整理得
活塞尚未移动,且过程缓慢、装置导热良好,所以气体温度不变,末态体积为
由玻意耳定律得
整理得活塞的位移大小为
【小问2详解】
以气体为研究对象,根据热力学第一定律
其中
活塞对气体做功为
则气体对活塞做功为
对活塞,根据动能定理
解得拉力对活塞a做的功
15. 交通规则规定:绿灯亮起时,汽车可通行,绿灯结束时,车头已越过停车线的汽车允许通过。如图甲所示,红灯时,停止线拦下很多汽车,拦停的汽车笔直地排成一列。相邻两车车头相距,当绿灯倒计时牌显示“60”秒时,每辆车同时启动并做的匀加速直线运动,加速到后匀速运动。
(1)求汽车从静止加速到的时间及位移大小?
(2)为了缓解早高峰期间堵车问题,该红绿灯处,在停止线前加入待行区域,在绿灯亮起前4秒,汽车开始启动并驶入待行区域。引入该举措相比原本绿灯亮起时才能通行。绿灯结束时多通过停止线的汽车数量?
(3)通过路口一段时间后,同一车道上,一辆公交车以的速度做匀速直线运动,当公交车发现前方处有一外卖小哥驾驶电瓶车以的速度同方向做匀速直线运动,公交车司机见状后立即刹车,从此刻开始计时,为避免突然刹车让乘客有明显不舒服的顿挫感,加速度大小如图乙规律变化,若刹车结束后恰好不撞上外卖小哥,求刹车时间。
【答案】(1)6s,45m (2)8 (3)2.5s
【解析】
【小问1详解】
汽车从静止加速到的时间
其中,代入解得
汽车从静止加速到的位移
【小问2详解】
60s内汽车运动的距离为
60s内通过停止线汽车的数量为
4s内汽车运动的距离为
由于代行区刚好20m,该辆车不必减速,可以直接通过,64s内汽车运动的距离为
则
因此多通过停止线的汽车数量
【小问3详解】
设再过恰好不会撞上电动车,则此时两者速度相等且均为,公交车的速度随时间变化如图所示,根据对称性可做辅助线如图
根据对称性可知,红色虚线与图线所夹面积相等,故公交车的位移、电车位移分别为,
又因为
联立解得
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哈三中2025—2026学年度下学期
高二学年期末考试物理试题
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,1~7小题只有一个选项正确,每小题4分。8~10小题有多个选项正确,全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的不得分)
1. 碳14是碳的一种同位素,在考古、医学研究中有重要的作用。碳14衰变方程为,其半衰期是5730年,下列说法正确的是( )
A. 是质子
B. 与均有14个中子,质量相同
C. 若原有50个原子核,经5730年,一定只剩余25个
D. 的化合物的半衰期也为5730年
2. 如图所示,悬停在空中的无人机释放一重物,当重物下落的距离分别为、、时,下列判断正确的是(不计空气阻力)( )
A. 所用时间之比为
B. 速度变化量大小之比为
C. 末速度大小之比为
D. 平均速度大小之比为
3. 某同学在学校实验室分别用甲、乙两个质量相等的单摆做简谐运动的实验,测得的振动图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长
B. 两摆球经过平衡位置时,动能不可能相等
C. 乙单摆的振动方程是
D. 在任意相同时间内,两摆球的位移之比为
4. 如图所示,密闭容器内的一定质量的理想气体,从状态沿图线变化到状态、状态、状态,最终回到状态,、的延长线过坐标原点。图线与横轴平行,图线与纵轴平行,则下列判断正确的是( )
A. 从到过程,气体分子温度升高 B. 从到过程,气体对外界做功
C. 从到过程,气体的内能保持不变 D. 从到过程,气体内能增大
5. 如图所示,一棱镜的截面为直角三角形,,斜边长度为。棱镜材料的折射率为。一光线以的入射角从边的中点射入棱镜,不考虑光线沿原光路返回的情况,光在空气中的传播速度为。下列说法正确的是( )
A. 光线可能在边上与点距离为处射出
B. 光线可能在边上与点距离为处射出
C. 光线第一次从棱镜内射出,需用时
D. 光线第一次从棱镜内射出,需用时
6. 如图所示,一名工人尝试把静止在卸货梯上的货物推上货车,第一种方式是用平行于卸货梯平面向上的力推货物,第二种方式是用水平向右的力推货物,两种方式均未推动货物,货车始终静止于水平地面,则下列说法正确的是( )
A. 两种方式中,人受到卸货梯的摩擦力大小均相等
B. 第二种方式中货物所受合外力更大
C. 若两种方式中,工人作用在货物的力的大小相等,且第一种方式货物所受摩擦力沿接触面向上,则第二种方式货物所受摩擦力可能沿接触面向下
D. 工人若要匀速推动货物,采用第一种方式更省力
7. 上市销售前,电动汽车需要在封闭场地路段进行测试。某测试场地在汽车行进路段安装测速仪,汽车开始运动时测速仪开始工作,每隔向网络系统提交一次数据。现有一辆汽车沿该路段完成启动、匀速和制动全程的测速,启动和制动的过程可以看成是匀变速直线运动。测量数据如下表,根据数据分析,下列说法正确的是( )
时间(s)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
…
速度()
0
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24
27
27
27
27
20
0
0
0
…
A. 汽车的匀速过程持续时间比8.5 s长 B. 汽车的减速过程持续了4 s
C. 13秒末汽车的速度大小不是 D. 制动过程的加速度大小一定为
8. 一群处于能级的氢原子,向低能级跃迁过程中发出多种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲中的金属板上,只能测得3条电流随电压变化的图像,如图乙所示。氢原子的能级图如图丙所示,下列推断正确的是( )
A. 这群氢原子跃迁时最多可发出3种不同频率的光
B. 图乙中的光光子能量为
C. 图乙中的光光子是氢原子由能级向基态跃迁发出的
D. 金属板的逸出功可能为
9. 为研究甲乙两车在同一直线上的运动,沿着该直线方向建立位置()坐标轴,从时刻开始记录两车的运动规律。甲车做匀变速直线运动,其位置—时间()图像如图甲所示;乙车刹车,可视为匀减速直线运动,整个运动过程的位置—速度平方()图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 时,甲的速度为,乙的速度为
B. 甲、乙质点间的最大间距为
C. 经过,甲追上乙
D. 经过,甲追上乙
10. 如图,为工业用运输机械人的内部元件,截面为正三角形,用来运输略小于三角形内切圆的工件小球(重力为)。内壁光滑的三角形各边装有压力传感器,传感器实时采集的信息输入信息处理单元,即可实时测得元件倾角,其原理可简化如下:点锁死,该元件只能以点为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动,初始时边处于水平状态,转动到边处于上方的水平位置,在转动过程中,边与水平面的夹角记为元件的倾角,则:( )
A. 信息处理单元将边的传感器示数乘以,即可得到元件倾角的正弦值
B. 信息处理单元可利用边传感器采集的信息测得倾角
C. 边的传感器采集的信息最大时,元件倾角为
D. 边的传感器采集的信息最大时,元件倾角为
二、实验题(共14分)
11. 如图所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上,另一端系上两根细绳、,为两细绳与橡皮条的结点,细绳跨过点处钉在木板上的光滑的钉子,下端挂重力已知的钩码,细绳用一个弹簧测力计钩住,可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点的位置。
(1)关于实验中必须注意的事项,下列说法正确的是_______。
A. 拉橡皮条的细绳要适当长些
B. 在拉动弹簧测力计时弹簧不可与外壳相碰或摩擦
C. 两个分力、的大小越大越好
D. 在绳下的纸上用笔画出两个点的位置,使这两个点的距离尽量近些
(2)图中与橡皮条延长线的夹角为,细绳与橡皮条延长线的夹角为,。若减少钩码个数,为使结点位置不变,需要进行的操作是_______。
A. 增大 B. 减小
C. 增大弹簧测力计的拉力 D. 减小弹簧测力计的拉力
12. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力和长度的关系。把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。
(1)关于本实验,下列说法正确的是_______。
A. 为了使实验效果明显,每个钩码重力越大越好
B. 应保证刻度尺位于竖直方向
C. 为减小实验误差,应多测几组数据,且每次增加的钩码数量必须相等
D. 在弹簧的下端挂上钩码后,立即读数
(2)以弹簧受到的弹力为纵轴、弹簧的长度为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出图像,如图乙所示。由图像可知,弹簧自由下垂时的长度________cm,弹簧的劲度系数________。(结果均保留2位有效数字)
(3)若实验中刻度尺没有完全竖直,而读数时视线保持水平,则由实验数据得到的弹簧劲度系数将________(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
(4)另外一名同学用该弹簧探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系,测得弹簧水平放置时的长度为初始长度,然后再将弹簧竖直悬挂如图甲所示进行实验,依据实验数据作出图像,如图丙所示,图像与纵轴有截距的原因是实验中未考虑弹簧自身受到的重力,查阅资料得知弹簧自重与形变量的定量关系是,据此估算弹簧自重为________N。
三、解答题(共40分)
13. 有一列简谐横波沿轴传播,时刻的波形图如图(a)所示,位于轴上的质点的振动图像如图(b)所示。求:
(1)波的传播方向及速度;
(2)在时间内,质点运动的路程。
14. 某同学制作了一个简易气动装置,可简化为如图所示的模型。水平汽缸和竖直汽缸固定在气压为的恒温环境中,其活塞、的横截面积分别为、()。两汽缸通过细管连通,汽缸内壁光滑,汽缸内壁与活塞间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度,重力加速度为。打开气阀,在活塞上用轻质细线悬挂重物,逐渐增加重物的质量,当重物质量为时活塞刚要开始向下运动。现关闭气阀,封闭体积为的气体(视为理想气体),然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞,直到重物刚要开始向上运动,已知此过程中气体吸收的热量为。求:
(1)该过程活塞的位移大小;
(2)该过程拉力对活塞做的功。
15. 交通规则规定:绿灯亮起时,汽车可通行,绿灯结束时,车头已越过停车线的汽车允许通过。如图甲所示,红灯时,停止线拦下很多汽车,拦停的汽车笔直地排成一列。相邻两车车头相距,当绿灯倒计时牌显示“60”秒时,每辆车同时启动并做的匀加速直线运动,加速到后匀速运动。
(1)求汽车从静止加速到的时间及位移大小?
(2)为了缓解早高峰期间堵车问题,该红绿灯处,在停止线前加入待行区域,在绿灯亮起前4秒,汽车开始启动并驶入待行区域。引入该举措相比原本绿灯亮起时才能通行。绿灯结束时多通过停止线的汽车数量?
(3)通过路口一段时间后,同一车道上,一辆公交车以的速度做匀速直线运动,当公交车发现前方处有一外卖小哥驾驶电瓶车以的速度同方向做匀速直线运动,公交车司机见状后立即刹车,从此刻开始计时,为避免突然刹车让乘客有明显不舒服的顿挫感,加速度大小如图乙规律变化,若刹车结束后恰好不撞上外卖小哥,求刹车时间。
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