内容正文:
高二物理试卷
时量:75分钟 满分∶100分
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. 有关人教版教材中的四幅插图,下列说法中不正确的是( )
A. 图甲是某晶体二极管的伏安特性曲线,可知二极管是非线性元件
B. 图乙中的通电长直导线附近有一共面的矩形线圈ABCD,当线圈向右平移时,会产生A→B→C→D→A方向的电流
C. 图丙是洛伦兹力演示仪示意图,如果加大励磁线圈的电流,则电子做匀速圆周运动的半径会减小
D. 图丁是用电磁炉加热食物,其原理是利用了涡流的热效应
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图甲可知,二极管的伏安特性曲线不是直线,所以二极管是非线性元件,故A正确;
B.通电长直导线电流方向向上,根据右手螺旋定则可知,长直导线右侧磁场垂直纸面向里且越靠近长直导线磁场越强,当矩形线框向右平移时,通过矩形线框的磁通量减少,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,由右手螺旋定则可知,感应电流的方向为,故B错误;
C.图丙是洛伦兹力演示仪示意图,如果加大励磁线圈的电流,磁场的磁感应强度B增大,根据可知,电子做圆周运动的半径r减小,故C正确;
D.电磁炉的工作原理是涡流的热效应,故D正确。
故选B。
2. 全球首座商用海浪发电厂LIMPET500外观和原理示意图如下。如乙图所示,该发电厂面向大海的一侧有一部分水下建筑,海浪涌入或后退时,结构内的水位上升或下降,压缩空气推动涡轮旋转带动转子转动,产生电力。其发电机的简化结构如丙图所示。下面说法正确的是( )
A. 图中线圈所处位置是中性面
B. 在图所示位置时,穿过线圈的磁通量变化率为零
C. 在图所示位置时,线圈BB′边的导线受到的安培力方向向上
D. 在图所示位置时,线圈a端电势高于b端电势
【答案】C
【解析】
【详解】A.题图丙中线圈所处位置与磁感线平行,与中性面垂直,故A错误;
B.题图丙中线圈所处位置与磁感线平行,穿过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最大,故B错误;
C.题图丙中线圈顺时针转动,根据右手定则可知线圈内部电流从a到b,根据左手定则可知线圈BB′边的导线受到的安培力方向向上,故C正确;
D.根据右手定则可知此时线圈内部电流从a到b,则线圈转动到如题图所示位置时a端电势低于b端电势,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直D形盒向下。质子从D形盒中央由静止出发,经电压为U 的交变电场加速后进入磁场,若质子的质量为m,带电荷量为e,质子在电场中运动的时间忽略不计,则下列分析正确的是( )
A. 质子在回旋加速器中加速后获得的最大动能为
B. 质子在回旋加速器中加速的次数为
C. 质子在回旋加速器中加速的次数为
D. 质子在回旋加速器中运动的时间为
【答案】A
【解析】
【详解】A.质子在磁场中做匀速圆周运动,质子轨道半径等于D形盒半径R时速度最大,对质子,由牛顿第二定律得
质子的最大动能
解得,故A正确;
BC.对质子,由动能定理得
解得,故BC错误;
D.质子在磁场中做匀速圆周运动的周期
质子在回旋加速器中的运动时间
解得,故D错误。
故选A。
4. 电磁俘能器由动磁铁、定磁铁和若干固定线圈组成,简化图如图所示。当受到外界激励时,动磁铁围绕定磁铁顺时针旋转,与线圈发生相对运动,线圈中会产生感应电流。若动磁铁产生的磁场垂直于纸面向外,下列说法正确的是( )
A. 电磁俘能器的工作原理是电流的磁效应
B. 如图位置时,线圈1和2中感应电流方向分别为逆时针和顺时针
C. 如图位置时,线圈1和2中感应电流方向均为顺时针
D. 如图位置时,线圈1和2中感应电流方向均为逆时针
【答案】B
【解析】
【详解】A.电磁俘能器的工作原理是电磁感应,故A错误;
BCD.当动磁铁围绕定磁铁顺时针旋转,线圈1中的磁通量垂直于纸面向外且减小,线圈2中的磁通量垂直于纸面向外且增大,根据楞次定律可知,线圈1和2中感应电流方向分别为逆时针和顺时针,故B正确,CD错误。
故选B。
5. 耸立的柱形景观灯,是在横截面半径为r的圆柱体上,沿竖直方向等间距安装有若干条线状光源,然后再紧扣上厚度为、折射率为2的透光罩,俯视如图。则一条线光源发出的光穿过透光罩时,能照亮透光罩(横截面上)的长度占其周长的(不考虑光的多次反射)( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】光由透光罩进入空气可能发生全反射,
由正弦定理得
联立解得
则
根据对称性,1个线光源可以照亮圆周长的占比为
故选B。
6. 如图所示的装置可以模拟波的形成过程。半径为的圆柱面最低处的母线沿水平方向,母线和距很近且关于对称。完全相同的1到10号小球(可视为质点)锁定在上,间距均为。时刻,由静止释放球1,此后每隔时间(g为重力加速度)依次由静止释放所有小球。若忽略一切摩擦,则( )
A. 时刻,球1回到出发点
B. 球1首次到达时,球5位于最低点
C. 该“波”的“波长”为
D. 该“波”的“波速”为
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球在圆柱面上的运动可等效为单摆运动,圆柱面的半径相当于摆长,所以该单摆的周期公式为
时刻,球1由静止释放,因为
所以时刻,球1是到达与出发点对称的,并非回到出发点,故A错误;
B.由A选项可知,球1首次到达的时间为,由于相邻小球释放的时间间隔为,故球5比球1晚释放的时间为
即球5释放的时间为,所以球1首次到达时,球5刚被释放,并非位于最低点,故B错误;
C.波的“波长”是指相邻两个同相位质点间的距离。由于小球释放的时间间隔为
所以相邻两个运动状态相同的小球间距为,即该“波”的“波长”为,故C正确;
D.根据波速的公式可得该“波”的“波速”为,故D错误。
故选C。
7. 中国某新型连续旋转爆震发动机(CRDE)测试中,飞行器总质量(含燃料)为,设每次爆震瞬间喷出气体质量均为,喷气速度均为(相对地面),喷气方向始终与飞行器运动方向相反。假设飞行器最初在空中静止,相继进行次爆震(喷气时间极短,忽略重力与阻力)。下列说法正确的是( )
A. 每次喷气过程中,飞行器动量变化量方向与喷气方向相同
B. 每次喷气后,飞行器(含剩余燃料)速度增量大小相同
C. 经过次喷气后,飞行器速度为
D. 由于在太空中没有空气提供反作用力,所以该飞行器无法在太空环境中爆震加速
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题意可知,每次喷气过程中,系统(包括飞行器和喷出的气体)总动量守恒。喷出气体的动量方向与喷气方向相同,由于系统总动量守恒,那么飞行器动量变化量方向与喷出气体动量变化量方向相反,所以飞行器动量变化量方向与喷气方向相反,故A错误;
B.根据动量守恒定律,系统初始总动量为0,第一次喷气后,喷出气体质量为,速度为,飞行器质量变为,速度为,则有
解得
所以第一次喷气后速度增量
在第二次喷气之前,此时系统总动量为,喷气后,喷出气体质量仍为,速度为,飞行器质量变为,速度为,则有
将代入可得
所以第二次喷气后速度增量
以此类推,可以看出每次喷气后飞行器速度增量大小不相同,故B错误;
C.设经过次喷气后飞行器的速度为。系统初始总动量为0,次喷气后,喷出气体总质量为,速度为,飞行器质量变为,速度为。根据动量守恒定律可得
解得
故C正确;
D.虽然在太空没有空气,但飞行器喷气时,飞行器与喷出的气体之间存在相互作用力,根据牛顿第三定律,喷出气体对飞行器有反作用力,所以飞行器可以在太空环境中通过爆震加速,故D错误。
故选C。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项是符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 我国自主研制的“天帆一号”太阳帆,利用太阳光的“光子流”为飞船提供动力实现宇宙旅行。光具有能量,也具有动量。已知太阳在单位时间内辐射光子总数为N,太阳帆到太阳的距离为R,太阳帆面积为S,一个光子的动量为p,太阳质量M,飞船质量m,假设太阳帆正对太阳并完全反射光子,以下说法正确的是( )
A. 单位时间内照射到太阳帆上的光子数为
B. 该飞船获得的动力大小为
C. 光照射在太阳帆上,对太阳帆产生的压强为
D. 飞船的加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据题意,太阳单位时间内向外辐射的光子数为,太阳到太阳帆的距离为,太阳帆的面积为,则单位时间内照射到太阳帆上的光子数为,故A正确;
B.太阳光垂直照射到太阳帆,所有光子被反射,设时间内光子对太阳帆产生的压力为,每个光子的动量为,由动量定理有
可得
即该飞船获得的动力大小为,故B错误;
C.对太阳帆产生的压强为,故C错误;
D.由牛顿第二定律可得,飞船的加速度为
整理可得,故D正确。
故选AD。
9. 一列简谐横波在介质中沿直线传播,其波长大于,a、b为介质中平衡位置相距的两质点,其振动图像如图所示。则时的波形图可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】根据振动图像可知当波的传播方向为a到b时,,
解得
即
当波的传播方向为b到a时,,
解得
即
同时时,a处于平衡位置,b处于波谷位置,结合图像可知AD符合;
故选AD。
10. “喝过藿香正气水会被测出酒驾!”根据一项实验,测试者喝下了一瓶10毫升的藿香正气水,1分钟后,试着吹了一下酒精测试仪,显示每毫升血液里含有酒精达到5毫克;10分钟后,显示的结果为每毫升血液含酒精0.3毫克,16分钟后显示结果为0。根据国家质量监督检验检疫局发布的《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》(GB19522-2004)规定,饮酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于,小于的驾驶行为,醉酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量达到或超过。图1是酒精测量仪的原理图,酒精电阻传感器的关系如图2所示。将酒精测量仪左端接上正弦式交流电,,定值电阻,电流表和电压表均为理想电表,理想变压器原,副线圈匝数之比为,现让司机吹气,下列说法正确的是( )
A. 司机饮酒后,在吹气过程中,电压表示数增大,电流表A示数减小
B. 酒精测试仪中电流表A示数范围为,说明司机属于饮酒驾驶
C. 若司机喝过一瓶藿香正气水10分钟左右进行测量,电压表的示数约为64V
D. 若和功率相等,则酒精浓度为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.将副线圈等效为电阻,则有
因为
代入题中数据,解得
对原线圈有
司机饮酒后,在吹气过程中,结合图像可知减小,故增大(即电流表A示数增大),则分压增大,故电压减小(即电压表示数减小),故A错误;
B.题意可知有效电压
图像可知酒精在与的范围内,阻值在40Ω到20Ω之间,根据
可知电流在之间,故B正确;
C.若司机喝过一瓶藿香正气水10分钟左右进行测量,则每毫升血液含酒精0.3毫克,图像可知电阻约为30Ω,则
则
则电压表的示数约
故C正确;
D.若和功率相等,则有
可知
图像可知酒精浓度为时电阻为,不符合题意,故D错误。
故选BC。
三、实验题(本题共2 小题,共16分)
11. 史上最早设计并做出“双缝干涉实验”的是英国物理学家托马斯·杨,下图是这个实验的初始版本,他用蜡烛作为光源,在蜡烛后面挡上一片厚纸片,并在纸片上戳一个很小的孔,让光线透过,并用一面镜子反射透过的光线,然后用一个厚约为0.3mm的纸片把这束光从中间分成两束,结果在光屏上看到明暗相间的条纹。
(1)实验中纸片______(填a,b)处可看成是双缝。
(2)______(填“能”或“不能”)通过上下移动光屏使纸片正下方的O点形成暗条纹。
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离______。
A. 将0.3mm的厚纸片改用0.2mm B. 将蜡烛向厚纸片小孔靠近
C. 将光源由黄色光改为绿色光
【答案】(1)a (2)不能
(3)A
【解析】
【小问1详解】
光线透过小孔,并用一面镜子反射透过的光线,然后在a处被分为两束相干光,故a处可看成是双缝。
【小问2详解】
上下移动光屏两束相干光到光屏O点的光程差不变,所以纸片正下方的O点始终为亮条纹,不能形成暗条纹。
【小问3详解】
根据相邻亮条纹中心间距公式
可知,若将0.3mm的厚纸片改用0.2mm,则相当于减小双缝距离d,可以增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离;若将蜡烛向厚纸片小孔靠近,则光屏上相邻两条亮条纹之间的距离不变;若将光源由黄色光改为绿色光,则入射光的波长变小,则光屏上相邻两条亮条纹之间的距离减小。
故选A。
12. 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m1,滑块B(含遮光条)的质量m2;
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,如图甲;
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t1、t2;
⑤改变弹簧的压缩量,重复步骤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d,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)某同学利用测得数据计算滑块A、B通过光电门时的动量p1、p2,发现p1总大于p2,下列原因中可能是 。
A. 测质量m2时未包含遮光条质量
B. 遮光条宽度d的测量值偏小
C. 气垫导轨左端略高于右端
(5)根据表格中数据,作出 图线,发现该图线为过坐标原点的倾斜直线,若可验证系统动量守恒,则该图线还应满足的条件是_________________________________。
【答案】(1)降低 (2)10.20
(3)小 (4)A
(5)图线的斜率为
【解析】
【小问1详解】
因为光电门2记录的时间大于光电门1记录的时间,说明滑块做减速运动,气垫导轨左端低右端高,所以应将气垫导轨右端适当降低。
【小问2详解】
遮光条的宽度
【小问3详解】
比较4、5两次实验,第5次实验中两滑块通过光电门的时间都变长,说明速度变小,根据能量守恒,烧断绳子前弹簧的弹性势能转化为滑块的动能,动能变小则弹性势能变小,所以第5次实验中弹簧的弹性势能较小。
【小问4详解】
A.测质量时未包含遮光条,会使测量值偏小,则会偏小,可能会出现总大于的情况,故A正确;
B.遮光条宽度d的测量值偏小,对和的影响是相同的,不会导致总大于,故B错误;
C.气垫导轨左端略高于右端,滑块A滑动时有动能转化为重力势能,会使偏小;滑块B滑动时有重力势能转化为动能,会使偏大,不可能出现总大于。故C错误。
故选A。
【小问5详解】
根据动量守恒定律
因为,
联立解得
显然图线为过坐标原点的倾斜直线且斜率应为。
四、解答题(本题共3个小题,共计41分,请写出必要的方程、步骤和文字说明)
13. 如图所示,三个完全相同的小球 A、B、C分别套在同一竖直面内相互平行的两根长杆上,两杆均水平且相距,小球质量均为m,A、B通过不可伸长的细线相连,细线长为L,小球与长杆间的动摩擦因数均为μ。初始时,A、C球静止,给B球一个垂直于 A、B连线且沿杆的初速度 v,绳子绷紧后B球立即与C球发生弹性正碰,重力加速度为g,则C球运动的位移大小为多少?
【答案】
【解析】
【详解】设绳绷直前瞬间小球B的速度为,由动能定理得
绷直后瞬间,设小球B的速度为,A、B组成的系统水平方向动量守恒,则有
B球与C球发生弹性正碰,根据动量守恒和机械能守恒可得,
解得
设C球运动的位移大小为x,由动能定理可得
联立解得
14. 门禁卡工作原理如下:把门禁卡(如图甲所示)靠近读卡器时,读卡器发射变化的磁场,门禁卡内部的线圈(如图乙所示)会产生一个微小的感应电流,将卡内存储的编码信息发送回读卡器,读卡器识别信息后发送一个“开门”指令给电锁,即可开门。已知门禁卡内置一正方形线圈,其匝数为n=100匝,边长a=2cm,在线圈两输出端点间外接一定值电阻,阻值R=1Ω,线圈自身电阻为r=1Ω,当门禁卡靠近读卡器时,读卡器在线圈处产生变化的磁场(如图丙所示),设垂直纸面向里为正方向,磁场方向与线圈平面垂直。求:
(1)时间内,通过电阻R的电流的大小和方向;
(2)时间内,电阻R上产生的热量Q;
(3)时间内,通过电阻R的电荷量q。
【答案】(1),从到
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
时间内,由法拉第电磁感应定律可得
根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
依据楞次定律,电流方向从到。
【小问2详解】
时间内,由法拉第电磁感应定律可得
根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
间电阻上产生的热量,根据焦耳定律有
代入数据解得
【小问3详解】
内,电量
时间内,通过电阻的电荷量
代入数据解得
15. 如图甲所示,xOy平面内有两条平行直线MN、KL相距为d,在两平行直线之间分布着沿 y轴的匀强电场(图中未画出),在MN、KL两侧分布着垂直xOy平面的匀强磁场(图中未画出)。t=0时刻,一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从O点以初速度v0垂直MN进入电场,随后在电场和磁场的作用下在xOy平面内运动,其速度可用图乙所示的直角坐标系内一点 表示,、分别表示粒子速 度在两个坐标轴上的分量。在图乙中,粒子初始时 P 点位于图乙中a点 ,随后粒子在电场作用下 P 点沿线段移动到b 点(0,,之后粒子离开电场进入磁场Ⅰ,P点沿以O为圆心的圆弧移动至c点 ,然后粒子再次回到电场中,P点沿线段移动到d 点(0, ,之后粒子再次离开电场进入磁场Ⅱ,P点沿以O为圆心的圆弧回到a 点。此后 P点将沿图乙中的曲线a→b→c→d→a一直运动下去。已知任何极短且相等的时间内 P 点沿图乙中闭合曲线通过的曲线长度都相等,不计重力。求:
(1)MN、KL间的电场强度E的大小和方向;
(2)磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度和的大小和方向;
(3)从O点出发后带电粒子由电场进入磁场Ⅱ时经过x轴的位置坐标。
【答案】(1),沿y轴负方向
(2),垂直纸面向里,,垂直纸面向里
(3)
【解析】
【小问1详解】
从到速度从加速到,根据动能定理有
解得
方向沿y轴负方向。
【小问2详解】
根据图乙,P点从b→c表示粒子在磁场中速度方向逆时针变化,所以方向垂直xOy平面向里。同理P点从d→a表示粒子在磁场中速度方向逆时针变化,所以方向垂直xOy平面向里。任何极短且相等的时间内P点沿图乙中闭合曲线通过的曲线长度都相等,即
大小不变,所以,
解得,垂直纸面向里
,垂直纸面向里
【小问3详解】
带电粒子在磁场中有
解得
同理带电粒子在磁场中有
解得
带电粒子轨迹如图
根据几何关系,粒子由电场进入磁场Ⅱ经过x轴的位置为
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高二物理试卷
时量:75分钟 满分∶100分
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. 有关人教版教材中的四幅插图,下列说法中不正确的是( )
A. 图甲是某晶体二极管的伏安特性曲线,可知二极管是非线性元件
B. 图乙中的通电长直导线附近有一共面的矩形线圈ABCD,当线圈向右平移时,会产生A→B→C→D→A方向的电流
C. 图丙是洛伦兹力演示仪示意图,如果加大励磁线圈的电流,则电子做匀速圆周运动的半径会减小
D. 图丁是用电磁炉加热食物,其原理是利用了涡流的热效应
2. 全球首座商用海浪发电厂LIMPET500外观和原理示意图如下。如乙图所示,该发电厂面向大海的一侧有一部分水下建筑,海浪涌入或后退时,结构内的水位上升或下降,压缩空气推动涡轮旋转带动转子转动,产生电力。其发电机的简化结构如丙图所示。下面说法正确的是( )
A. 图中线圈所处位置是中性面
B. 在图所示位置时,穿过线圈的磁通量变化率为零
C. 在图所示位置时,线圈BB′边的导线受到的安培力方向向上
D. 在图所示位置时,线圈a端电势高于b端电势
3. 如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直D形盒向下。质子从D形盒中央由静止出发,经电压为U 的交变电场加速后进入磁场,若质子的质量为m,带电荷量为e,质子在电场中运动的时间忽略不计,则下列分析正确的是( )
A. 质子在回旋加速器中加速后获得的最大动能为
B. 质子在回旋加速器中加速的次数为
C. 质子在回旋加速器中加速的次数为
D. 质子在回旋加速器中运动的时间为
4. 电磁俘能器由动磁铁、定磁铁和若干固定线圈组成,简化图如图所示。当受到外界激励时,动磁铁围绕定磁铁顺时针旋转,与线圈发生相对运动,线圈中会产生感应电流。若动磁铁产生的磁场垂直于纸面向外,下列说法正确的是( )
A. 电磁俘能器的工作原理是电流的磁效应
B. 如图位置时,线圈1和2中感应电流方向分别为逆时针和顺时针
C. 如图位置时,线圈1和2中感应电流方向均为顺时针
D. 如图位置时,线圈1和2中感应电流方向均为逆时针
5. 耸立的柱形景观灯,是在横截面半径为r的圆柱体上,沿竖直方向等间距安装有若干条线状光源,然后再紧扣上厚度为、折射率为2的透光罩,俯视如图。则一条线光源发出的光穿过透光罩时,能照亮透光罩(横截面上)的长度占其周长的(不考虑光的多次反射)( )
A. B. C. D.
6. 如图所示的装置可以模拟波的形成过程。半径为的圆柱面最低处的母线沿水平方向,母线和距很近且关于对称。完全相同的1到10号小球(可视为质点)锁定在上,间距均为。时刻,由静止释放球1,此后每隔时间(g为重力加速度)依次由静止释放所有小球。若忽略一切摩擦,则( )
A. 时刻,球1回到出发点
B. 球1首次到达时,球5位于最低点
C. 该“波”的“波长”为
D. 该“波”的“波速”为
7. 中国某新型连续旋转爆震发动机(CRDE)测试中,飞行器总质量(含燃料)为,设每次爆震瞬间喷出气体质量均为,喷气速度均为(相对地面),喷气方向始终与飞行器运动方向相反。假设飞行器最初在空中静止,相继进行次爆震(喷气时间极短,忽略重力与阻力)。下列说法正确的是( )
A. 每次喷气过程中,飞行器动量变化量方向与喷气方向相同
B. 每次喷气后,飞行器(含剩余燃料)速度增量大小相同
C. 经过次喷气后,飞行器速度为
D. 由于在太空中没有空气提供反作用力,所以该飞行器无法在太空环境中爆震加速
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项是符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 我国自主研制的“天帆一号”太阳帆,利用太阳光的“光子流”为飞船提供动力实现宇宙旅行。光具有能量,也具有动量。已知太阳在单位时间内辐射光子总数为N,太阳帆到太阳的距离为R,太阳帆面积为S,一个光子的动量为p,太阳质量M,飞船质量m,假设太阳帆正对太阳并完全反射光子,以下说法正确的是( )
A. 单位时间内照射到太阳帆上的光子数为
B. 该飞船获得的动力大小为
C. 光照射在太阳帆上,对太阳帆产生的压强为
D. 飞船的加速度大小为
9. 一列简谐横波在介质中沿直线传播,其波长大于,a、b为介质中平衡位置相距的两质点,其振动图像如图所示。则时的波形图可能为( )
A. B.
C. D.
10. “喝过藿香正气水会被测出酒驾!”根据一项实验,测试者喝下了一瓶10毫升的藿香正气水,1分钟后,试着吹了一下酒精测试仪,显示每毫升血液里含有酒精达到5毫克;10分钟后,显示的结果为每毫升血液含酒精0.3毫克,16分钟后显示结果为0。根据国家质量监督检验检疫局发布的《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》(GB19522-2004)规定,饮酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于,小于的驾驶行为,醉酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量达到或超过。图1是酒精测量仪的原理图,酒精电阻传感器的关系如图2所示。将酒精测量仪左端接上正弦式交流电,,定值电阻,电流表和电压表均为理想电表,理想变压器原,副线圈匝数之比为,现让司机吹气,下列说法正确的是( )
A. 司机饮酒后,在吹气过程中,电压表示数增大,电流表A示数减小
B. 酒精测试仪中电流表A示数范围为,说明司机属于饮酒驾驶
C. 若司机喝过一瓶藿香正气水10分钟左右进行测量,电压表的示数约为64V
D. 若和功率相等,则酒精浓度为
三、实验题(本题共2 小题,共16分)
11. 史上最早设计并做出“双缝干涉实验”的是英国物理学家托马斯·杨,下图是这个实验的初始版本,他用蜡烛作为光源,在蜡烛后面挡上一片厚纸片,并在纸片上戳一个很小的孔,让光线透过,并用一面镜子反射透过的光线,然后用一个厚约为0.3mm的纸片把这束光从中间分成两束,结果在光屏上看到明暗相间的条纹。
(1)实验中纸片______(填a,b)处可看成是双缝。
(2)______(填“能”或“不能”)通过上下移动光屏使纸片正下方的O点形成暗条纹。
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离______。
A. 将0.3mm的厚纸片改用0.2mm B. 将蜡烛向厚纸片小孔靠近
C. 将光源由黄色光改为绿色光
12. 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m1,滑块B(含遮光条)的质量m2;
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,如图甲;
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t1、t2;
⑤改变弹簧的压缩量,重复步骤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d,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)某同学利用测得数据计算滑块A、B通过光电门时的动量p1、p2,发现p1总大于p2,下列原因中可能是 。
A. 测质量m2时未包含遮光条质量
B. 遮光条宽度d的测量值偏小
C. 气垫导轨左端略高于右端
(5)根据表格中数据,作出 图线,发现该图线为过坐标原点的倾斜直线,若可验证系统动量守恒,则该图线还应满足的条件是_________________________________。
四、解答题(本题共3个小题,共计41分,请写出必要的方程、步骤和文字说明)
13. 如图所示,三个完全相同的小球 A、B、C分别套在同一竖直面内相互平行的两根长杆上,两杆均水平且相距,小球质量均为m,A、B通过不可伸长的细线相连,细线长为L,小球与长杆间的动摩擦因数均为μ。初始时,A、C球静止,给B球一个垂直于 A、B连线且沿杆的初速度 v,绳子绷紧后B球立即与C球发生弹性正碰,重力加速度为g,则C球运动的位移大小为多少?
14. 门禁卡工作原理如下:把门禁卡(如图甲所示)靠近读卡器时,读卡器发射变化的磁场,门禁卡内部的线圈(如图乙所示)会产生一个微小的感应电流,将卡内存储的编码信息发送回读卡器,读卡器识别信息后发送一个“开门”指令给电锁,即可开门。已知门禁卡内置一正方形线圈,其匝数为n=100匝,边长a=2cm,在线圈两输出端点间外接一定值电阻,阻值R=1Ω,线圈自身电阻为r=1Ω,当门禁卡靠近读卡器时,读卡器在线圈处产生变化的磁场(如图丙所示),设垂直纸面向里为正方向,磁场方向与线圈平面垂直。求:
(1)时间内,通过电阻R的电流的大小和方向;
(2)时间内,电阻R上产生的热量Q;
(3)时间内,通过电阻R的电荷量q。
15. 如图甲所示,xOy平面内有两条平行直线MN、KL相距为d,在两平行直线之间分布着沿 y轴的匀强电场(图中未画出),在MN、KL两侧分布着垂直xOy平面的匀强磁场(图中未画出)。t=0时刻,一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从O点以初速度v0垂直MN进入电场,随后在电场和磁场的作用下在xOy平面内运动,其速度可用图乙所示的直角坐标系内一点 表示,、分别表示粒子速 度在两个坐标轴上的分量。在图乙中,粒子初始时 P 点位于图乙中a点 ,随后粒子在电场作用下 P 点沿线段移动到b 点(0,,之后粒子离开电场进入磁场Ⅰ,P点沿以O为圆心的圆弧移动至c点 ,然后粒子再次回到电场中,P点沿线段移动到d 点(0, ,之后粒子再次离开电场进入磁场Ⅱ,P点沿以O为圆心的圆弧回到a 点。此后 P点将沿图乙中的曲线a→b→c→d→a一直运动下去。已知任何极短且相等的时间内 P 点沿图乙中闭合曲线通过的曲线长度都相等,不计重力。求:
(1)MN、KL间的电场强度E的大小和方向;
(2)磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度和的大小和方向;
(3)从O点出发后带电粒子由电场进入磁场Ⅱ时经过x轴的位置坐标。
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