内容正文:
高三物理试卷
注意事项:
1、本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,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。写在试题卷、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:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. “玉兔二号”月球车上装配有放射性同位素电池,能将²³⁸Pu衰变释放的部分核能转化成电能。的半衰期是87.7年,发生衰变的核反应方程为,下列说法正确的是( )
A. 衰变方程中的X为 B. 100 个经过87.7年剩余50个
C. Pu比U的结合能大 D. 由X组成的射线的穿透能力比γ射线强
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据核反应质量数和电荷数守恒,X的质量数为,电荷数为,即X为(α粒子),不是,故A错误;
B.半衰期是对大量原子核衰变的统计规律,不适用于少量原子核,100个经过一个半衰期后剩余数量不确定,故B错误;
C.原子核的结合能指将原子核分解为核子时所需的能量,核子数越多,通常总结合能越大。的核子数大于,故其结合能更大,故C正确;
D.X为α粒子,α射线的穿透能力远弱于γ射线,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,一束复色光与平行玻璃砖上表面成角射向厚度为d的玻璃砖上的O点,从玻璃砖的下界面射出两条光线a、b,下列说法中正确的是( )
A. 出射光线a、b不可能平行
B. a光比b光在此玻璃砖中传播速度慢
C. 若减小角,出射光线a最先消失
D. 若a光和b光都能使某种金属发生光电效应,则b光激发的光电子最大初动能较大
【答案】B
【解析】
【详解】A.玻璃砖上下表面平行,光线在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据折射定律,出射光线的出射角等于入射光的入射角,因此所有出射光线都与入射光线平行, 出射光线一定平行。故A错误。
B.根据光在介质中的速度公式 ,折射率越大,传播速度越小,因 ,故 ,故B正确。
C. 设上表面入射角为,折射角为(即下表面的入射角),由折射定律得:,即 ;全反射临界角满足 ,因此 ,即 ,无论怎么改变入射角,下表面都不会发生全反射,不会有光线消失,C错误。
D. 光的折射率越大,频率越高,因此 ;根据光电效应方程 ,频率越大,光电子最大初动能越大,因此a光激发的光电子最大初动能更大。D错误。
故选B。
3. 原子钟依赖于原子中电子的能级跃迁,通过特定频率的微波或激光使电子跃迁到更高的能级。氢原子的能级图如图所示,大量处于n=2能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子,氢原子辐射出光的频率最多有( )
A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种
【答案】D
【解析】
【详解】大量处于n=2能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子后,电子的能量为
即电子跃迁到能级,辐射出光的频率最多有种。
故选D。
4. 如图所示是一套杨氏双缝干涉实验装置,其中、为双缝,为光屏。光屏上点是中央亮纹的中心,是光屏上另一固定的点,当用波长为640nm的红光照射双缝时,为第6级亮纹的中心。下列说法正确的是( )
A. 若将光屏稍向左平移,则点可能是暗纹中心
B. 若将光屏稍向左平移,则可能成为第5级亮纹的中心
C. 若改用波长为480nm的蓝光照射双缝,则点可能是暗纹中心
D. 若改用波长为480nm的蓝光照射双缝,则为第8级亮纹的中心
【答案】D
【解析】
【详解】A.若将光屏稍向左平移后,光屏上点到两个光源的距离相等,仍然为中央亮纹中心,故A错误;
B.若将光屏稍向左平移,根据可知,由于减小,可知相邻干涉条纹间距离减小,原来屏上位置是第6级亮纹的中心,所以平移后不可能成为第5级亮纹的中心,故B错误;
C.改用波长为480nm的蓝光照射双缝,点仍是亮纹中心,故C错误;
D.双缝干涉亮条纹条件是光程差
设处为蓝光的第级亮条纹,有
解得
即改用波长为480nm的蓝光照射双缝,为第8级亮纹的中心,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,两细束不同颜色的平行光a、b射向厚度为d的矩形玻璃砖(置于空气中)的下表面且平行光与下表面的夹角为,设玻璃砖足够长,发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出。已知玻璃砖对a的折射率为,玻璃砖对b的折射率为,则( )
A. 平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是
B. 平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是
C. 玻璃砖的上表面只有一束光线射出,说明a光在上表面发生了全反射
D. 玻璃砖的上表面只有一束光线射出,说明b光在上表面发生了全反射
【答案】A
【解析】
【详解】AB.光线从空气射向玻璃砖下表面,入射角 ,根据折射定律
有
光线在玻璃砖内传播到达上表面,水平方向移动的距离为
因为
所以水平位移
只有一束光线射出,说明两束光在上表面的出射点重合; 要使出射点重合,光线在玻璃砖内的水平位移必须比光线大,即
两束光在下表面射入点间的距离应等于两束光水平位移之差, 故A正确,B错误;
CD.光线通过平行玻璃砖时,上表面的入射角等于下表面的折射角。由于光从空气射入玻璃,折射角必然小于临界角,所以光线在上表面不可能发生全反射,一定能射出,故CD错误。
故选A。
6. 如图1所示,质量为的木板静止在光滑水平面上,质量为的物块以初速度滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数为,在物块滑上木板的同时,给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时,物块在木板上相对于木板滑动的路程为s,给木板施加不同大小的恒力F,得到的关系如图2所示,其中段与横轴平行,段的纵坐标为,若将物块视为质点,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取。则下列说法正确的是( )
A. 若恒力,物块滑出木板时的速度为
B. C点纵坐标为
C. 随着F增大,当外力时,物块恰好不能从木板右端滑出
D. 图像中D点对应的外力的值为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图2知,段为物块从木板右侧滑出去,BC段为物块没有从木板上滑出去,段为物块从木板左侧滑出去。当恒力时,,即木板长度为,设物块滑出木板时的速度为v1,对应木板的速度为v2,根据动量守恒和能量守恒有
解得
, (舍去,)
A错误;
BD.图2中C点对应位物块和木板达到共同速度之后一起加速,且一起加速时物块的加速度达到最大,为
物块和木板一起加速时,对整体有
解得
从物块滑到木板上到它们共速的过程对木板有
从物块滑到木板上到它们共速的过程对物块有
这段过程由运动学公式得
解得
,,,
图2中C、D两点横坐标相同,都为3N,B正确,D错误;
C.图2中B点对应物块恰好不能从木板右端滑出,且物块到达木板右端时它们恰好共速,共速前根据动力学公式有
解得
C错误。
故选B。
7. 如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场与纸面垂直,虚线表示匀强磁场的边界,一半径为r、圆心角为的扇形单匝线框圆心O在边界线上。当线框围绕圆心O在纸面内以角速度匀速转动时,线框中产生交变电动势的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设线框转动周期为T,而线框转动一周中只有进、出磁场过程才产生感应电动势,因此一周之内产生感应电动势的时间
此时感应电动势的大小为,根据有效值的定义有
所以感应电动势的有效值为
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示为某透明材料制成的一个三棱镜的截面ABC, 一束蓝光从AB面上 D点垂直射入棱镜,恰好在 BC面发生全反射。下列说法正确的是( )
A. 三棱镜对蓝光的折射率为
B. 蓝光在三棱镜中发全生反射的临界角为45°
C. 蓝光最后射出棱镜时的出射角为60°
D. 在杨氏双缝干涉实验装置的双缝和屏之间铺满该材质玻璃砖,得到的条纹间距减小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.蓝光垂直AB入射,进入棱镜后传播方向不变。光线垂直AB,,因此光线在BC面的入射角为;因蓝光恰好在BC面发生全反射,因此全反射临界角。
由全反射临界角公式
可得 ,故A错误;B正确;
C.BC面全反射后,反射角等于入射角,反射光线水平向左射向AC面。由几何关系得光线在AC面的入射角。
根据折射定律
代入数据得
因此,故C错误;
D.双缝干涉条纹间距公式为
若铺满该玻璃砖,光的频率不变,传播速度,因此介质中波长
代入得
即条纹间距减小,故D正确;
故选D。
9. 在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示,产生的交变电动势随时间变化的规律如下图所示,已知线框内阻为1.0Ω,外接一只电阻为9.0Ω的灯泡,则( )
A. 电压表V的示数为18V B. 电路中的电流方向每秒改变10次
C. 0.1s时,线圈处于中性面 D. 电动势的瞬时值表达式为
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】A.线圈产生的电动势为
电压表测量路端电压,则有
A正确;
B.交流电的周期是0.2s,一个周期电流方向改变两次,则电路中的电流方向每秒改变10次。B正确;
C.0.1s时,感应电动势最大,线圈处于与中性面垂直的位置。C错误;
D.电动势的瞬时值表达式为
D错误。
故选AB。
10. 如图所示,在光滑水平桌面上建立水平向右的轴,两个相邻的匀强磁场区域宽度均为,磁感应强度大小均为,方向分别垂直于光滑水平面向下和向上,边长为的正方形线框以沿轴正方向、大小为的初速度进入磁场,当线框的位移为时速度减为零,则( )
A. 整个过程线框中的电流方向不变
B. 当线框的位移为时速度大小为
C. 边穿过与的磁场过程,线框产生的焦耳热之比为
D. 若线框的初速度大小变为,则线框的位移为时速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据楞次定律可知,位移为的过程中,磁通量向下增加,线框中感应电流为逆时针方向,在位移为的过程中,磁通量先向下减小到0后向上增加,因磁场方向反向了,故线框中感应电流为顺时针方向,A错误;
B.设线框的位移为时速度大小为,由动量定理得
在位移为的过程中,有
其中,
联立解得,B正确;
C.根据能量守恒定律可知边穿过的磁场过程中,线框产生的焦耳热
边穿过的磁场过程中,线框产生的焦耳热
解得,C错误;
D.在位移为的过程中动量的减少量
在位移为的过程中动量的减少量
若线框的初速度大小变为,设线框的位移为时速度大小为,则有
联立解得,D正确。
故选BD。
三、实验题(共15分)
11. 实验室有两个质量不等的铝箱,小明带领小组的同学设计了图甲所示的实验装置时测量A、B两个箱子的质量,其中D为铁架台,E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略),F为光电门,C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)。此外该实验小组还准备了一套砝码(总质量)和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答。
(1)在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门之间的高度差h。
(2)取出质量为m的砝码放在A中,剩余砝码都放在B中,让A从位置O由静止开始下降。
(3)记录下遮光条通过光电门的遮光时间t,根据所测数据可计算出A下落到F处的速度______,下落过程中的加速度大小______。(用d、t、h表示)
(4)改变m,重复(2)(3)步骤,得到多组m及a的数据,作出图像如图乙所示。可得A的质量______kg,B的质量______kg。(重力加速度g取)
【答案】 ①. ②. ③. 0.5 ④. 0.2
【解析】
【分析】
【详解】(3)[1]遮光条挡光过程的平均速度等于A下落到F处的速度
[2]由匀加速直线运动位移公式
解得
(4)[3][4]整体由牛顿第二定律可得
整理得
对比图乙可得,图线的斜率为
纵轴截距为
联立解得
mA=0.5kg
mB=0.2kg
12. 实验小组同学利用单摆测重力加速度。如图甲所示,他们将细线一端与一个质量均匀的金属小球相连,另一端系在固定的力传感器的挂钩上,整个装置处于竖直平面内。
(1)拉动小球使悬线偏离竖直方向一个较小的角度(小于5°),小球由静止释放后在竖直平面内往复摆动,与传感器相连的计算机记录细线的拉力F随时间t变化的图线如图乙所示,由图像可知,该单摆的振动周期_________(用图中的和表示)
(2)小组同学改变摆线的长度,多次进行实验,记录每次摆线的长度L及对应的周期T。以L为纵轴,为横轴,利用所测得的数据,画出图像如图丙所示,则当地的重力加速度可表示为_________(用丙图中a、b表示),图线在纵轴截距的绝对值表示_________,由此求出的重力加速度_________(“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)
(2) ①. ②. 摆球半径 ③. 等于
【解析】
【小问1详解】
由图可知单摆的周期
【小问2详解】
[1]根据
解得
可得
可得
[2][3]图线在纵轴截距的绝对值表示摆球的半径;该方法不会产生误差,则由此求出的重力加速度等于真实值。
四、解答题(本题共3小题,共39分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到,但题目中没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的,答案中必须写出数值和单位。)
13. 抖动绳子一端可以在绳子上形成一列简谐横波。如图所示为一列沿轴传播的简谐横波时刻的波动图像,此时振动恰好传播到的质点处,经过质点第一次回到平衡位置,质点在轴上位于处,求:
(1)波速的大小;
(2)质点第一次到达波谷需要多长时间;
(3)在质点第一次到达波谷时,质点偏离平衡位置位移,以及通过的路程。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
由图可知,该波的波长为
经过质点第一次回到平衡位置,所以
解得
则波速的大小为
【小问2详解】
质点第一次到达波谷,即处的振动传播到质点,波传播的距离为
则所需时间为
【小问3详解】
根据“同侧法”可知,时,质点沿轴正方向振动,质点第一次到达波谷所需时间为
所以,质点振动了周期,到达平衡位置处,即质点偏离平衡位置位移为
通过的路程为
14. 2026年张雪机车在世界超级摩托车锦标赛中获得三连冠,成为本赛季最大黑马。在匈牙利站的比赛中,53号车手驾驶张雪机车,由起点沿直线赛道从静止出发,以加速度加速后,获得的速度。为了安全通过弯道,机车需减速至,已知机车减速最大加速度为,设加速和减速过程均视为匀变速直线运动,车手和机车总质量,取重力加速度大小。求:
(1)机车匀加速时间;
(2)机车匀减速距离至少为多少;
(3)若通过水平弯道的运动可视为半径的匀速圆周运动,求过弯道过程中地面对机车作用力的大小。
【答案】(1)5s (2)135m
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据题意,由公式可得,机车匀加速时间
【小问2详解】
根据题意,由公式可得,机车匀减速距离
【小问3详解】
根据题意,水平方向上,由牛顿第二定律有
竖直方向上有
地面对机车作用力
联立解得
15. 如图,在绝缘水平面上固定两根光滑平行金属导轨,左右两侧导轨处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小分别为3B和B,导轨间距分别为d和3d,已知导体棒PQ的电阻为R、长度为d,导体棒MN的电阻为3R、长度为3d,MN的质量是PQ的3倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之间拴接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧,弹簧的劲度系数为k。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内。两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。已知当弹簧的形变量为x时,对应的弹性势能。求:
(1)导体棒MN的速率为v时,导体棒PQ所受安培力的大小;
(2)整个过程中,通过导体棒PQ的电荷量;
(3)整个过程中,导体棒PQ产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设任意时刻回路中电流为I,则 PQ受安培力
MN受安培力
两棒所受安培力大小相等、方向相反,则两棒组成的系统所受合外力为零,动量守恒,设PQ质量为m,则MN质量为3m,当MN速率为 v时,有
解得PQ的速率
回路中的感应电流
解得
解得
【小问2详解】
两棒最终停止时弹簧处于原长状态,此时两棒间距增加了 L,由动量守恒可得
其中
可得最终PQ位置向左移动
MN位置向右移动
则回路磁通量改变量
通过导体棒PQ的电荷量
解得
【小问3详解】
经分析释放弹簧过程中系统能量守恒,弹簧的弹性势能全部转化为系统的焦耳热,则有
导体棒PQ产生的热量
解得
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高三物理试卷
注意事项:
1、本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,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。写在试题卷、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:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. “玉兔二号”月球车上装配有放射性同位素电池,能将²³⁸Pu衰变释放的部分核能转化成电能。的半衰期是87.7年,发生衰变的核反应方程为,下列说法正确的是( )
A. 衰变方程中的X为 B. 100 个经过87.7年剩余50个
C. Pu比U的结合能大 D. 由X组成的射线的穿透能力比γ射线强
2. 如图所示,一束复色光与平行玻璃砖上表面成角射向厚度为d的玻璃砖上的O点,从玻璃砖的下界面射出两条光线a、b,下列说法中正确的是( )
A. 出射光线a、b不可能平行
B. a光比b光在此玻璃砖中传播速度慢
C. 若减小角,出射光线a最先消失
D. 若a光和b光都能使某种金属发生光电效应,则b光激发的光电子最大初动能较大
3. 原子钟依赖于原子中电子的能级跃迁,通过特定频率的微波或激光使电子跃迁到更高的能级。氢原子的能级图如图所示,大量处于n=2能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子,氢原子辐射出光的频率最多有( )
A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种
4. 如图所示是一套杨氏双缝干涉实验装置,其中、为双缝,为光屏。光屏上点是中央亮纹的中心,是光屏上另一固定的点,当用波长为640nm的红光照射双缝时,为第6级亮纹的中心。下列说法正确的是( )
A. 若将光屏稍向左平移,则点可能是暗纹中心
B. 若将光屏稍向左平移,则可能成为第5级亮纹的中心
C. 若改用波长为480nm的蓝光照射双缝,则点可能是暗纹中心
D. 若改用波长为480nm的蓝光照射双缝,则为第8级亮纹的中心
5. 如图所示,两细束不同颜色的平行光a、b射向厚度为d的矩形玻璃砖(置于空气中)的下表面且平行光与下表面的夹角为,设玻璃砖足够长,发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出。已知玻璃砖对a的折射率为,玻璃砖对b的折射率为,则( )
A. 平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是
B. 平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是
C. 玻璃砖的上表面只有一束光线射出,说明a光在上表面发生了全反射
D. 玻璃砖的上表面只有一束光线射出,说明b光在上表面发生了全反射
6. 如图1所示,质量为的木板静止在光滑水平面上,质量为的物块以初速度滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数为,在物块滑上木板的同时,给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时,物块在木板上相对于木板滑动的路程为s,给木板施加不同大小的恒力F,得到的关系如图2所示,其中段与横轴平行,段的纵坐标为,若将物块视为质点,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取。则下列说法正确的是( )
A. 若恒力,物块滑出木板时的速度为
B. C点纵坐标为
C. 随着F增大,当外力时,物块恰好不能从木板右端滑出
D. 图像中D点对应的外力的值为
7. 如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场与纸面垂直,虚线表示匀强磁场的边界,一半径为r、圆心角为的扇形单匝线框圆心O在边界线上。当线框围绕圆心O在纸面内以角速度匀速转动时,线框中产生交变电动势的有效值为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示为某透明材料制成的一个三棱镜的截面ABC, 一束蓝光从AB面上 D点垂直射入棱镜,恰好在 BC面发生全反射。下列说法正确的是( )
A. 三棱镜对蓝光的折射率为
B. 蓝光在三棱镜中发全生反射的临界角为45°
C. 蓝光最后射出棱镜时的出射角为60°
D. 在杨氏双缝干涉实验装置的双缝和屏之间铺满该材质玻璃砖,得到的条纹间距减小
9. 在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示,产生的交变电动势随时间变化的规律如下图所示,已知线框内阻为1.0Ω,外接一只电阻为9.0Ω的灯泡,则( )
A. 电压表V的示数为18V B. 电路中的电流方向每秒改变10次
C. 0.1s时,线圈处于中性面 D. 电动势的瞬时值表达式为
10. 如图所示,在光滑水平桌面上建立水平向右的轴,两个相邻的匀强磁场区域宽度均为,磁感应强度大小均为,方向分别垂直于光滑水平面向下和向上,边长为的正方形线框以沿轴正方向、大小为的初速度进入磁场,当线框的位移为时速度减为零,则( )
A. 整个过程线框中的电流方向不变
B. 当线框的位移为时速度大小为
C. 边穿过与的磁场过程,线框产生的焦耳热之比为
D. 若线框的初速度大小变为,则线框的位移为时速度大小为
三、实验题(共15分)
11. 实验室有两个质量不等的铝箱,小明带领小组的同学设计了图甲所示的实验装置时测量A、B两个箱子的质量,其中D为铁架台,E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略),F为光电门,C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)。此外该实验小组还准备了一套砝码(总质量)和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答。
(1)在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门之间的高度差h。
(2)取出质量为m的砝码放在A中,剩余砝码都放在B中,让A从位置O由静止开始下降。
(3)记录下遮光条通过光电门的遮光时间t,根据所测数据可计算出A下落到F处的速度______,下落过程中的加速度大小______。(用d、t、h表示)
(4)改变m,重复(2)(3)步骤,得到多组m及a的数据,作出图像如图乙所示。可得A的质量______kg,B的质量______kg。(重力加速度g取)
12. 实验小组同学利用单摆测重力加速度。如图甲所示,他们将细线一端与一个质量均匀的金属小球相连,另一端系在固定的力传感器的挂钩上,整个装置处于竖直平面内。
(1)拉动小球使悬线偏离竖直方向一个较小的角度(小于5°),小球由静止释放后在竖直平面内往复摆动,与传感器相连的计算机记录细线的拉力F随时间t变化的图线如图乙所示,由图像可知,该单摆的振动周期_________(用图中的和表示)
(2)小组同学改变摆线的长度,多次进行实验,记录每次摆线的长度L及对应的周期T。以L为纵轴,为横轴,利用所测得的数据,画出图像如图丙所示,则当地的重力加速度可表示为_________(用丙图中a、b表示),图线在纵轴截距的绝对值表示_________,由此求出的重力加速度_________(“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
四、解答题(本题共3小题,共39分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到,但题目中没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的,答案中必须写出数值和单位。)
13. 抖动绳子一端可以在绳子上形成一列简谐横波。如图所示为一列沿轴传播的简谐横波时刻的波动图像,此时振动恰好传播到的质点处,经过质点第一次回到平衡位置,质点在轴上位于处,求:
(1)波速的大小;
(2)质点第一次到达波谷需要多长时间;
(3)在质点第一次到达波谷时,质点偏离平衡位置位移,以及通过的路程。
14. 2026年张雪机车在世界超级摩托车锦标赛中获得三连冠,成为本赛季最大黑马。在匈牙利站的比赛中,53号车手驾驶张雪机车,由起点沿直线赛道从静止出发,以加速度加速后,获得的速度。为了安全通过弯道,机车需减速至,已知机车减速最大加速度为,设加速和减速过程均视为匀变速直线运动,车手和机车总质量,取重力加速度大小。求:
(1)机车匀加速时间;
(2)机车匀减速距离至少为多少;
(3)若通过水平弯道的运动可视为半径的匀速圆周运动,求过弯道过程中地面对机车作用力的大小。
15. 如图,在绝缘水平面上固定两根光滑平行金属导轨,左右两侧导轨处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小分别为3B和B,导轨间距分别为d和3d,已知导体棒PQ的电阻为R、长度为d,导体棒MN的电阻为3R、长度为3d,MN的质量是PQ的3倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之间拴接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧,弹簧的劲度系数为k。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内。两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。已知当弹簧的形变量为x时,对应的弹性势能。求:
(1)导体棒MN的速率为v时,导体棒PQ所受安培力的大小;
(2)整个过程中,通过导体棒PQ的电荷量;
(3)整个过程中,导体棒PQ产生的热量。
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