内容正文:
2025学年第二学期期末教学质量调测
高一物理试卷(B卷)
本试题卷分选择题和非选择题两部分,满分100分,考试时间90分钟
考生注意:
1、答题时,请按照答题纸上“注意事项”的要求,在答题纸相应的位置上规范作答,在本试题卷上的作答一律无效;
2、可能用到的相关参数:重力加速度均取。
选择题部分
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,多选、错选均不得分
1. 以下各物理量及其单位的字母,属于国际单位制中基本量及基本单位的是( )
A. 电压,V B. 电流,A C. 电容,F D. 力,N
2. 关于下列物理量正负号的表述正确的是( )
A. 电势的正、负表示大小 B. 速度的正、负表示大小
C. 功的正、负表示方向 D. 电荷的正、负表示大小
3. 下列关于教科书中的四幅插图的描述正确的是( )
A. 甲图是伽利略通过该实验,推理并证明力不是维持物体运动的原因
B. 乙图是法拉第利用该实验测定了元电荷的数值
C. 丙图是库仑利用该实验得出电荷间相互作用规律,并测出了静电力常量
D. 丁图的实验中,瓶内水面的下降过程中A管口露出水面前,右侧水管喷嘴射出水流的速度不变
4. 我国自行研制的北斗导航系统(BDS)成为继GPS之后第二个全球组网并提供服务的卫星通信系统。现已知某导航卫星轨道高度约为21500 km,同步轨道卫星的高度约为36000 km,已知地球半径为6400 km。下列说法中正确的是( )
A. 该导航卫星的线速度可能大于
B. 该导航卫星的周期小于地球赤道上物体随地球自转的周期
C. 该导航卫星的角速度小于地球赤道上物体随地球自转的角速度
D. 该导航卫星的向心加速度小于地球赤道上物体随地球自转的向心加速度
5. 如图所示,层高均为的二层楼房,现在有一质量为的小球从二楼房顶处自由下落,到二楼楼板处速度为,到达地面处的速度为,以二楼楼板作为重力零势能面,不考虑空气阻力。则( )
A. 小球在A点的重力势能为
B. B处的机械能为
C. 过程中重力做功等于
D. C处的机械能为
6. 质量为的足球以初速度踢离地面,形成如图所示轨迹,、、、、为轨迹上的五个位置,、在地面上,、等高,为最高点离地,不考虑阻力,以地面为零重力势能面,球可看成质点,则足球在空中的过程中( )
A. 足球经点时加速度大小小于过点时加速度大小
B. 在位置时受到的合力与速度方向相反
C. 足球经过点时的动能大于经过点时的动能
D. 足球由点运动到点的时间大于由点运动到d点的时间
7. 如图是两个带电小球与某匀强电场叠加后的电场,实线表示电场线,虚线表示等势面。一电子在外力作用下沿电场线匀速率由图中点运动到点,不计电子重力,则该电子( )
A. 在点的电势能小于在点的电势能
B. 在两点所受电场力相同
C. 从点运动到点过程中,外力做负功
D. 从点运动到点过程中,外力的功率不变
8. 某同学骑在自行车上以某一速度匀速前行,已知在时间内,他踩着脚蹬板转了圈(不间断地匀速蹬),自行车飞轮的半径为,后车轮的半径为,链轮的半径为,设车轮与地面接触处不打滑。则自行车匀速行驶的速度大小为( )
A. B. C. D.
9. 某静电场的方向平行于轴,其电势随的分布如图所示,一质量,电荷量的电子团(可看作一个带电粒子)从处由静止开始仅在电场力作用下在轴上运动。则( )
A. 电子团在和间往复运动
B. 电子团由向运动时加速度减小
C. 电子团由向运动时电势能增大
D. 电子团运动的周期约为
10. 空中轨道列车(简称空轨)是一种悬挂式单轨交通系统,具有建设成本低、工程建设快、占地面积小、环保低噪节能、适应复杂地形等优点。如图所示,假定空轨的质量为,在平直轨道从静止开始匀加速直线行驶,经过时间前进距离,发动机输出功率恰好达到额定功率,空轨所受阻力恒定,则( )
A. 空轨能达到的最大速度为
B. 空轨运行过程所受阻力为
C. 匀加速行驶过程空轨的发动机所做的功为
D. 空轨以的功率匀速运动的速度为
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不选全的得2分,有选错的得0分)
11. 在封闭的玻璃管内放入红蜡块并注满水,若在红蜡块上升的同时使玻璃管水平方向移动,若沿水平和竖直方向建立坐标系,红蜡块运动的图和图如图乙和丙所示,则( )
A. 红蜡块做曲线运动
B. 末红蜡块的速度大小为
C. 红蜡块所受的合力大小为0.05 N
D. 0到末这段时间内,红蜡块的合位移大小为
12. 月球与火星是地球的“卫士”和“兄弟”。已知地球半径为,表面的重力加速度为,月球绕地轨道半径是地球半径的倍,火星质量是地球质量的倍,火星半径是地球半径的倍。则下列判断正确的是( )
A. 值可能等于7 B. 月球绕地球运动的向心加速度为
C. 火星表面的重力加速度为 D. 火星表面的第一宇宙速度为
13. 如图所示的电路,R1为定值电阻,R2为热敏电阻(温度升高,电阻减小),电源的电动势为E,内阻为r。闭合开关,当环境温度升高时,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数增大
B. 电流表示数增大
C. 有电流向上流过A点
D. 电压表和电流表示数变化量之比保持不变
非选择题部分
三、非选择题(本题共5小题,共58分)
14. 实验中读数是一项基本能力,图甲中弹簧秤的读数为___________N,图乙中螺旋测微器读数为___________mm;图丙中游标卡尺读数为___________cm;图丁中读数为___________(含单位)
15. 在“验证机械能守恒定律”实验中。
(1)图甲装置中所接的电源是
A. 220 V交流电源 B. 220 V直流电源
C. 约8 V交流电源 D. 约8 V直流电源
(2)小明同学释放纸带的瞬间如图甲所示,其操作不当之处是___________、___________(写出两点);
(3)纠正不当之处后,正确操作得到了一条如图乙所示的纸带,实验中每隔0.02 s打一个点,为下落起始点,、、为三个连续打出的点,则打点计时器打下点时,重物的速度大小___________m/s(结果保留三位有效数字)。
(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是( )
A. 利用公式计算重物速度
B. 利用公式计算重物速度
C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
16. 小明同学想去测量一只小灯泡的电阻,他去物理实验室借来如下图所示电学仪器:“2节新干电池、滑动变阻器(0∼5 Ω,3 A)、滑动变阻器(0∼1750 Ω,3 A)、一只量程0~0.6 A、0~3 A的电流表、一只量程0~3 V、0~15 V的电压表、一只开关;导线若干。”
(1)为了调节方便,滑动变阻器应选择___________(填“”“或”)
(2)根据图乙,在答题卡上的实物图中用笔画线代替导线补全实物连接;___________
(3)闭合开关前,应把滑动变阻器的触片移到___________端(填“A”或“B”)
(4)根据丙图,当电压为0.8 V时,小灯泡的电阻为___________(结果保留两位有效数字);
(5)考虑图甲中电压表的分流作用,则(4)中所求得小灯泡的电阻较真实电阻___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
17. 仓库水平地面上有一货箱质量,工作人员尝试水平移动它,已知工作人员体重为,他的胶鞋鞋底与水平地面间的动摩擦因数为。若用水平推力,货箱恰好能被推动,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,。求
(1)货箱与地面之间的动摩擦因数;
(2)工作人员沿水平方向推货箱一起加速运动的最大加速度;
(3)若要将货箱移动的距离,他至少要水平推着货箱运动多长时间。
18. 如图所示是某游乐场“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘上,绳子下端连接座椅,质量为的人坐在飞椅上随转盘在空中绕竖直转轴转动。设绳子长,座椅质量,盘静止时人与轴间的距离,转盘离地面。转盘慢慢加速运动,经过一段时间后转速保持稳定,此时绳子与竖直方向的夹角为且保持不变。不计空气阻力,绳子不可伸长,取,,。求
(1)转盘转动到稳定状态时,悬绳的拉力及游客的角速度大小;(计算结果可用根式表示)
(2)从启动到稳定的过程中,人的机械能增加量;
(3)为防止游客随身物品滑落砸到下面的人,在“飞椅”下方会划定一定的区域,为了保证安全,管理员应该设定的区域半径为多少。
19. 示波管是示波器的核心部件,由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,其原理图如图甲所示。电子枪上的灯丝可持续发出初速度为零的电子,产生的电子经过加速极被加速后形成电子束从A板处射入偏转电极,已知加速电场的电压为,电子的质量为,电荷量为。当且时,荧光屏中央处会出现一个亮斑。两偏转电极的长度均为、极板之间的距离均为,偏转电极右端与荧光屏之间的距离为,整个装置处于真空中。当偏转电极间加电压时,极板间的电场可视为匀强电场,所有电子均从极板间射出。忽略电子所受重力及电子间的相互作用,两偏转电极间距忽略,不考虑相对论效应。求
(1)所有电子加速后到达板时的速度大小;
(2)再在偏转电极上补加如图乙所示电压,已知电压变化的周期远大于电子在示波管内的飞行时间。求电子从射出时的最大的偏转距离,及打到荧光屏上的位置到点的距离;
(3)在(2)的基础上,再在之间加图丙所示的扫描电压,请在图丁中画出荧光屏上呈现的稳定图像。
20. 如图为某小组设计的在竖直平面内的游戏装置示意图,AB是半径为、圆心为的圆形轨道,底端点切线水平,点与水平面Ⅰ的高度差为;CD是倾角为的轨道,高为,CD与水平轨道DF平滑连接(物体经过D点时速度大小不变);点与水平面Ⅱ的高度差为;水平面Ⅱ上方空间有一个匀强电场,场强大小为;水平面Ⅱ上有一水平直轨道OH,为点在水平面Ⅱ上的竖直投影点,轨道上有一个可移动的着陆平台(不计着陆平台的形状大小),着陆平台与的水平距离记为。游戏时,一质量为,带电量为“”的小球Q(视为质点)从AB上某处静止释放,从点水平飞出后恰好从点无碰撞地滑入轨道CD,随后从点水平飞出,在电场力的持续作用下小球直接落在着陆平台P上(设小球落在平台P上立即静止)。所有接触面均光滑,不计其他阻力,,。求:
(1)小球到达点时的速度大小;
(2)小球从点飞出的速度大小和在点时受到的轨道作用力的大小;
(3)①若场强恒定,写出与场强之间的关系式及的取值范围;
②若电场力满足,为常量,小球经过点时为时刻,要使小滑块竖直地落到着陆平台上,求的大小。
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2025学年第二学期期末教学质量调测
高一物理试卷(B卷)
本试题卷分选择题和非选择题两部分,满分100分,考试时间90分钟
考生注意:
1、答题时,请按照答题纸上“注意事项”的要求,在答题纸相应的位置上规范作答,在本试题卷上的作答一律无效;
2、可能用到的相关参数:重力加速度均取。
选择题部分
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,多选、错选均不得分
1. 以下各物理量及其单位的字母,属于国际单位制中基本量及基本单位的是( )
A. 电压,V B. 电流,A C. 电容,F D. 力,N
【答案】B
【解析】
【详解】国际单位制(SI)规定的7个基本物理量为:长度、质量、时间、热力学温度、电流、物质的量、发光强度,对应基本单位为米()、千克()、秒()、开尔文()、安培()、摩尔()、坎德拉(),其余物理量均为导出量,对应单位为导出单位。
A.电压是导出物理量,伏特()是导出单位,满足,故A错误;
B.电流是国际单位制基本物理量,安培()是对应的基本单位,故B正确;
C.电容是导出物理量,法拉()是导出单位,满足,故C错误;
D.力是导出物理量,牛顿()是导出单位,满足,故D错误。
故选B。
2. 关于下列物理量正负号的表述正确的是( )
A. 电势的正、负表示大小 B. 速度的正、负表示大小
C. 功的正、负表示方向 D. 电荷的正、负表示大小
【答案】A
【解析】
【详解】A.电势是标量,无方向,其正、负表示相对于零电势点的高低,即电势的大小,正电势大于零电势,负电势小于零电势,故A正确;
B.速度是矢量,正、负表示速度方向与规定正方向相同或相反,速度大小为其绝对值,正负不表示大小,故B错误;
C.功是标量,无方向,正功表示动力对物体做功,负功表示阻力对物体做功,正负不表示方向,故C错误;
D.电荷的正、负表示电荷的种类,电荷量的大小为其绝对值,正负不表示大小,故D错误。
故选A。
3. 下列关于教科书中的四幅插图的描述正确的是( )
A. 甲图是伽利略通过该实验,推理并证明力不是维持物体运动的原因
B. 乙图是法拉第利用该实验测定了元电荷的数值
C. 丙图是库仑利用该实验得出电荷间相互作用规律,并测出了静电力常量
D. 丁图的实验中,瓶内水面的下降过程中A管口露出水面前,右侧水管喷嘴射出水流的速度不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图是伽利略的理想斜面实验,伽利略通过该实验,经过逻辑推理,说明了力不是维持物体运动的原因,推翻了亚里士多德的观点,但理想实验无法在现实中完全实现,不能直接“证明”结论,故A错误;
B.乙图是密立根油滴实验,密立根利用该实验测定了元电荷e的数值,而不是法拉第,故B错误;
C.丙图是库仑扭秤实验,库仑利用该实验得出了电荷间相互作用规律(库仑定律),但受限于当时的测量技术,他并没有测出静电力常量k的数值,故C错误;
D.丁图装置利用了马略特瓶原理。在瓶内水面下降过程中,只要A管口未露出水面,A管口处的压强始终等于大气压,(空气通过A管进入瓶内)。设A管口到右侧喷嘴的高度差为h,则喷嘴处的压强为
喷嘴内外压强差不变,因此射出水流的速度不变,故D正确。
故选D。
4. 我国自行研制的北斗导航系统(BDS)成为继GPS之后第二个全球组网并提供服务的卫星通信系统。现已知某导航卫星轨道高度约为21500 km,同步轨道卫星的高度约为36000 km,已知地球半径为6400 km。下列说法中正确的是( )
A. 该导航卫星的线速度可能大于
B. 该导航卫星的周期小于地球赤道上物体随地球自转的周期
C. 该导航卫星的角速度小于地球赤道上物体随地球自转的角速度
D. 该导航卫星的向心加速度小于地球赤道上物体随地球自转的向心加速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.7.9km/s是第一宇宙速度,是近地卫星的运行速度,该导航卫星轨道高度远大于地球半径,根据
得
半径越大,速率v越小,可知该导航卫星的线速度小于7.9km/s,故A错误;
B.地球赤道上的物体的周期和静止卫星的周期相同,根据
得
导航卫星的轨道半径小于静止卫星的轨道半径,因此周期小于静止卫星的周期,知该导航卫星的周期小于地球赤道上物体随地球自转的周期,故B正确;
C.根据结合B选项分析可知该导航卫星的角速度大于地球赤道上物体随地球自转的角速度,故C错误;
D.由
可得
可知导航卫星的向心加速度大于静止卫星的向心加速度;
而由可知静止卫星的向心加速度大于赤道上的物体的向心加速度,可得该导航卫星的向心加速度大于地球赤道上物体随地球自转的向心加速度,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,层高均为的二层楼房,现在有一质量为的小球从二楼房顶处自由下落,到二楼楼板处速度为,到达地面处的速度为,以二楼楼板作为重力零势能面,不考虑空气阻力。则( )
A. 小球在A点的重力势能为
B. B处的机械能为
C. 过程中重力做功等于
D. C处的机械能为
【答案】C
【解析】
【详解】A.以二楼楼板作为重力零势能面,小球在A点的重力势能为,故A错误;
B.由于小球在点时动能为零,故机械能为
整个过程,只有重力对小球做功,小球机械能守恒,所以小球在B处的机械能为,故B错误;
C.根据动能定理
可知过程中重力做功等于,故C正确;
D.小球在C处的机械能为,故D错误。
故选C。
6. 质量为的足球以初速度踢离地面,形成如图所示轨迹,、、、、为轨迹上的五个位置,、在地面上,、等高,为最高点离地,不考虑阻力,以地面为零重力势能面,球可看成质点,则足球在空中的过程中( )
A. 足球经点时加速度大小小于过点时加速度大小
B. 在位置时受到的合力与速度方向相反
C. 足球经过点时的动能大于经过点时的动能
D. 足球由点运动到点的时间大于由点运动到d点的时间
【答案】D
【解析】
【详解】A.足球在空中运动时,不考虑空气阻力,只受重力作用,足球经点时加速度大小等于过点时加速度大小,故A错误;
B.足球在位置c时,处于轨迹的最高点,竖直分速度为零,速度方向水平向右。此时足球只受重力,合力方向竖直向下。合力方向与速度方向垂直,故B错误;
C.足球运动过程中只有重力做功,机械能守恒。b、d两点等高,重力势能相等,则动能相等,故C错误;
D.足球在竖直方向上做竖直上抛运动。a点在地面,c点为最高点,为完整的上升过程。b点在a、c之间,仅为上升过程的一部分。显然,从a运动到c的时间大于从b运动到c的时间。根据斜抛运动的对称性,从c点运动到与b等高的d点的时间。因此,故D正确。
故选D。
7. 如图是两个带电小球与某匀强电场叠加后的电场,实线表示电场线,虚线表示等势面。一电子在外力作用下沿电场线匀速率由图中点运动到点,不计电子重力,则该电子( )
A. 在点的电势能小于在点的电势能
B. 在两点所受电场力相同
C. 从点运动到点过程中,外力做负功
D. 从点运动到点过程中,外力的功率不变
【答案】A
【解析】
【详解】A.电子沿电场线从到过程中,电场力做负功,电势能增大,故该电子在点的电势能小于在点的电势能,故A正确;
B.a、b两点电场强度方向不同,该电子在a、b两点所受电场力方向不同,故B错误;
C.从点运动到点过程中,电场力做负功,电子速率不变,即动能大小不变,可知外力做正功,故C错误;
D.电子在外力作用下沿电场线匀速率从点运动到点过程中,由于电场力大小是变化的,故外力也是变化的,外力的功率也是变化的,故D错误。
故选A。
8. 某同学骑在自行车上以某一速度匀速前行,已知在时间内,他踩着脚蹬板转了圈(不间断地匀速蹬),自行车飞轮的半径为,后车轮的半径为,链轮的半径为,设车轮与地面接触处不打滑。则自行车匀速行驶的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知链轮转速为
设后轮的角速度为,链条转动线速度相等,则有
对后轮上的点,同轴转动,角速度相等,则自行车的速度
联立可得
故选A。
9. 某静电场的方向平行于轴,其电势随的分布如图所示,一质量,电荷量的电子团(可看作一个带电粒子)从处由静止开始仅在电场力作用下在轴上运动。则( )
A. 电子团在和间往复运动
B. 电子团由向运动时加速度减小
C. 电子团由向运动时电势能增大
D. 电子团运动的周期约为
【答案】C
【解析】
【详解】A.电子团在处由静止释放,此处电势为0,故其初始动能与电势能均为0。运动中只有电场力做功,动能与电势能之和不变,因此电子团再次到达转折点时,电势仍为0。
由图可知左侧电势为0的位置是,所以电子团在与之间往复运动,故A错误;
B.在范围内,图像的斜率不变,由及
可知电子团的加速度不变,故B错误;
C.电子团由运动到时,电势由降为0,由可知,负电荷的电势能增大,故C正确;
D.在范围内,电子团运动的路程为,电场强度大小为
电子团在该段的加速度大小为
电子团从处由静止运动到处所需时间为
左段路程为,两段运动的速率均在0与同一最大值之间均匀变化,故平均速率相同,时间之比为
电子团的运动周期为,故D错误。
故选C。
10. 空中轨道列车(简称空轨)是一种悬挂式单轨交通系统,具有建设成本低、工程建设快、占地面积小、环保低噪节能、适应复杂地形等优点。如图所示,假定空轨的质量为,在平直轨道从静止开始匀加速直线行驶,经过时间前进距离,发动机输出功率恰好达到额定功率,空轨所受阻力恒定,则( )
A. 空轨能达到的最大速度为
B. 空轨运行过程所受阻力为
C. 匀加速行驶过程空轨的发动机所做的功为
D. 空轨以的功率匀速运动的速度为
【答案】B
【解析】
【详解】B.匀加速行驶过程中,
速度
功率
解得,故B正确;
C.匀加速行驶过程中,牵引力恒定,匀加速过程发动机最大功率为P,故匀加速行驶过程中,空轨发动机所做的功小于,故C错误;
A.空轨能达到的最大速度为,故A错误;
D.空轨以的功率匀速运动时,牵引力
最大速度
联立可得,故D错误。
故选B。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不选全的得2分,有选错的得0分)
11. 在封闭的玻璃管内放入红蜡块并注满水,若在红蜡块上升的同时使玻璃管水平方向移动,若沿水平和竖直方向建立坐标系,红蜡块运动的图和图如图乙和丙所示,则( )
A. 红蜡块做曲线运动
B. 末红蜡块的速度大小为
C. 红蜡块所受的合力大小为0.05 N
D. 0到末这段时间内,红蜡块的合位移大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由题图可知,红蜡块在竖直方向做匀速运动,速度大小为,方向竖直向上,加速度为0;
红蜡块在水平方向做初速度为0的匀加速直线运动,加速度大小为,方向沿x轴正方向。
红蜡块的加速度方向与速度不共线,故红蜡块做曲线运动,故A正确;
B.水平方向有
可得末红蜡块的水平速度大小。
则末红蜡块的速度大小,故B错误;
C.红蜡块在水平方向加速度大小为,竖直方向加速度为0,则红蜡块的加速度等于,
根据牛顿第二定律得红蜡块所受的合力大小,故C错误;
D.0到末这段时间内,红蜡块水平方向位移大小
红蜡块竖直方向位移大小
红蜡块的合位移大小,故D正确。
故选AD。
12. 月球与火星是地球的“卫士”和“兄弟”。已知地球半径为,表面的重力加速度为,月球绕地轨道半径是地球半径的倍,火星质量是地球质量的倍,火星半径是地球半径的倍。则下列判断正确的是( )
A. 值可能等于7 B. 月球绕地球运动的向心加速度为
C. 火星表面的重力加速度为 D. 火星表面的第一宇宙速度为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.对于地球同步卫星和月球绕地球做匀速圆周运动,根据开普勒第三定律可得
则有
可知a值不可能为7,故A错误;
B.设地球质量为,在地球表面有
月球绕地球做匀速圆周运动,则有
又
联立可得月球绕地球运动的向心加速度为,故B正确;
C.根据
可得火星表面的重力加速度为,故C错误;
D.根据
可得星球第一宇宙速度为
则火星表面的第一宇宙速度为,故D正确。
故选BD。
13. 如图所示的电路,R1为定值电阻,R2为热敏电阻(温度升高,电阻减小),电源的电动势为E,内阻为r。闭合开关,当环境温度升高时,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数增大
B. 电流表示数增大
C. 有电流向上流过A点
D. 电压表和电流表示数变化量之比保持不变
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.当环境温度升高时,则R2减小,总电阻减小,总电流变大,则电流表示数变大,内阻和R1两端电压变大,则R2电压减小,即电压表读数减小,A错误,B正确;
C.由于电容器两端电压减小,可知电容器放电,则有电流向下流过A点,C错误;
D.由于
则
即电压表和电流表示数变化量之比保持不变,D正确。
故选BD。
非选择题部分
三、非选择题(本题共5小题,共58分)
14. 实验中读数是一项基本能力,图甲中弹簧秤的读数为___________N,图乙中螺旋测微器读数为___________mm;图丙中游标卡尺读数为___________cm;图丁中读数为___________(含单位)
【答案】 ①. 3.6 ②. 1.711##1.712##1.173 ③. 1.140 ④.
【解析】
【详解】[1] 弹簧测力计的最小分度为0.2N,读数时读到本位,故读数为3.6N
[2] 螺旋测微器读数为(1.711或1.713均可)
[3] 游标卡尺读数为
[4]欧姆表的读数为
15. 在“验证机械能守恒定律”实验中。
(1)图甲装置中所接的电源是
A. 220 V交流电源 B. 220 V直流电源
C. 约8 V交流电源 D. 约8 V直流电源
(2)小明同学释放纸带的瞬间如图甲所示,其操作不当之处是___________、___________(写出两点);
(3)纠正不当之处后,正确操作得到了一条如图乙所示的纸带,实验中每隔0.02 s打一个点,为下落起始点,、、为三个连续打出的点,则打点计时器打下点时,重物的速度大小___________m/s(结果保留三位有效数字)。
(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是( )
A. 利用公式计算重物速度
B. 利用公式计算重物速度
C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】(1)A (2) ①. 重物离打点计时器过远 ②. 纸带没有竖直
(3)1.54 (4)C
【解析】
【小问1详解】
图中为电火花计时器,电火花计时器的额定工作电源是220V交流电源。
故选A。
【小问2详解】
[1][2]正确操作要求释放前:①重物要尽可能靠近打点计时器,才能在纸带上打出足够多的有效点;
②纸带需保持竖直,减小纸带与限位孔的摩擦。
图中操作的不当之处正是重物离打点计时器过远、纸带没有竖直。
【小问3详解】
匀变速直线运动中,某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度,因此B点速度等于AC段的平均速度,即
【小问4详解】
实验中重力势能减少量大于动能增加量,是因为重物下落过程中存在空气阻力、纸带和打点计时器的摩擦阻力,部分重力势能转化为内能损耗。选项AB是用理论公式计算速度,属于默认机械能守恒的错误算法,不会导致“重力势能减少量大于动能增加量”的结果;多次取平均值也无法消除阻力带来的系统误差。
故选C。
16. 小明同学想去测量一只小灯泡的电阻,他去物理实验室借来如下图所示电学仪器:“2节新干电池、滑动变阻器(0∼5 Ω,3 A)、滑动变阻器(0∼1750 Ω,3 A)、一只量程0~0.6 A、0~3 A的电流表、一只量程0~3 V、0~15 V的电压表、一只开关;导线若干。”
(1)为了调节方便,滑动变阻器应选择___________(填“”“或”)
(2)根据图乙,在答题卡上的实物图中用笔画线代替导线补全实物连接;___________
(3)闭合开关前,应把滑动变阻器的触片移到___________端(填“A”或“B”)
(4)根据丙图,当电压为0.8 V时,小灯泡的电阻为___________(结果保留两位有效数字);
(5)考虑图甲中电压表的分流作用,则(4)中所求得小灯泡的电阻较真实电阻___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2) (3)A
(4)8.0 (5)偏小
【解析】
【小问1详解】
因滑动变阻器用分压式接法,为了操作、控制方便选最大阻值较小的
【小问2详解】
【小问3详解】
为了保护电路,闭合开关前,应把滑动变阻器分压部分的电阻调到零即把触片移到A端
【小问4详解】
由丙图知当电压为0.8 V时,小灯泡的电流为0.1A,由欧姆定律其电阻为
【小问5详解】
由于电压表的分流作用,造成电流的测量值偏大,则电阻的测量值偏小。
17. 仓库水平地面上有一货箱质量,工作人员尝试水平移动它,已知工作人员体重为,他的胶鞋鞋底与水平地面间的动摩擦因数为。若用水平推力,货箱恰好能被推动,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,。求
(1)货箱与地面之间的动摩擦因数;
(2)工作人员沿水平方向推货箱一起加速运动的最大加速度;
(3)若要将货箱移动的距离,他至少要水平推着货箱运动多长时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
用水平推力,货箱恰好能被推动,对箱子,根据平衡条件有
可得
【小问2详解】
工作人员能获得的最大地面静摩擦力由自身鞋底的最大静摩擦力决定,根据
对人和货箱的整体受力分析,水平方向合力为最大静摩擦力减去货箱的滑动摩擦力,由牛顿第二定律
解得
【小问3详解】
要让运动时间最短,需先以最大加速度a加速运动,随后撤去推力让货箱在地面摩擦力作用下减速,到达14.4m处速度恰好减为0,全程无多余减速过程。货箱减速阶段的加速度大小
设加速阶段末速度为,加速阶段的位移
减速阶段的位移
总位移
解得
至少要水平推着货箱运动的时间为
18. 如图所示是某游乐场“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘上,绳子下端连接座椅,质量为的人坐在飞椅上随转盘在空中绕竖直转轴转动。设绳子长,座椅质量,盘静止时人与轴间的距离,转盘离地面。转盘慢慢加速运动,经过一段时间后转速保持稳定,此时绳子与竖直方向的夹角为且保持不变。不计空气阻力,绳子不可伸长,取,,。求
(1)转盘转动到稳定状态时,悬绳的拉力及游客的角速度大小;(计算结果可用根式表示)
(2)从启动到稳定的过程中,人的机械能增加量;
(3)为防止游客随身物品滑落砸到下面的人,在“飞椅”下方会划定一定的区域,为了保证安全,管理员应该设定的区域半径为多少。
【答案】(1),
(2)2000J (3)10m
【解析】
【小问1详解】
转盘转动到稳定状态时,座椅和人在竖直方向上受力平衡,有
所以细绳上拉力为
座椅和人此时做圆周运动的半径大小为
应用牛顿第二定律,有
所以
【小问2详解】
稳定时,人的线速度为
所以动能为
此时重力势能的增加量为
所以机械能的增加量为
【小问3详解】
此时“飞椅”距地面的高度为
脱落后做平抛运动,在竖直方向上满足
用时为
水平方向上的位移大小为
所以落点离转轴的距离为
安全区域的半径应为10m。
19. 示波管是示波器的核心部件,由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,其原理图如图甲所示。电子枪上的灯丝可持续发出初速度为零的电子,产生的电子经过加速极被加速后形成电子束从A板处射入偏转电极,已知加速电场的电压为,电子的质量为,电荷量为。当且时,荧光屏中央处会出现一个亮斑。两偏转电极的长度均为、极板之间的距离均为,偏转电极右端与荧光屏之间的距离为,整个装置处于真空中。当偏转电极间加电压时,极板间的电场可视为匀强电场,所有电子均从极板间射出。忽略电子所受重力及电子间的相互作用,两偏转电极间距忽略,不考虑相对论效应。求
(1)所有电子加速后到达板时的速度大小;
(2)再在偏转电极上补加如图乙所示电压,已知电压变化的周期远大于电子在示波管内的飞行时间。求电子从射出时的最大的偏转距离,及打到荧光屏上的位置到点的距离;
(3)在(2)的基础上,再在之间加图丙所示的扫描电压,请在图丁中画出荧光屏上呈现的稳定图像。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
由动能定理有
解得
【小问2详解】
因已知电压变化的周期远大于电子在示波管内的飞行时间,即认为电子在偏转电极间运动时偏转电压恒定,且偏转电场电压最大为U时,电子获得最大偏转量
水平方向
竖直方向由牛顿第二定律有
最大的偏转距离
联立解得
由平抛或者类平抛的推论,电子由偏转电场出射时速度反向延长线与水平分位移的交点为水平分位移的中点,由几何关系有
总的侧移量为
【小问3详解】
两个偏转电压的变化周期均为T,且随时间线性下降、随时间线性上升,二者满足线性对应关系,因此亮屏坐标 (X,Y)满足线性函数,轨迹为直线。
端点坐标:当t=0时,、对应亮斑在第二象限端点;
当t=T时,、,对应亮斑在第四象限端
最终图像是连接这两个端点、过原点的倾斜直线段。
20. 如图为某小组设计的在竖直平面内的游戏装置示意图,AB是半径为、圆心为的圆形轨道,底端点切线水平,点与水平面Ⅰ的高度差为;CD是倾角为的轨道,高为,CD与水平轨道DF平滑连接(物体经过D点时速度大小不变);点与水平面Ⅱ的高度差为;水平面Ⅱ上方空间有一个匀强电场,场强大小为;水平面Ⅱ上有一水平直轨道OH,为点在水平面Ⅱ上的竖直投影点,轨道上有一个可移动的着陆平台(不计着陆平台的形状大小),着陆平台与的水平距离记为。游戏时,一质量为,带电量为“”的小球Q(视为质点)从AB上某处静止释放,从点水平飞出后恰好从点无碰撞地滑入轨道CD,随后从点水平飞出,在电场力的持续作用下小球直接落在着陆平台P上(设小球落在平台P上立即静止)。所有接触面均光滑,不计其他阻力,,。求:
(1)小球到达点时的速度大小;
(2)小球从点飞出的速度大小和在点时受到的轨道作用力的大小;
(3)①若场强恒定,写出与场强之间的关系式及的取值范围;
②若电场力满足,为常量,小球经过点时为时刻,要使小滑块竖直地落到着陆平台上,求的大小。
【答案】(1)
(2),
(3)①,;②
【解析】
【小问1详解】
设小滑块到达C点时竖直方向的速度大小为,根据匀变速直线运动规律可得
解得
由运动的合成与分解可得
【小问2详解】
根据运动的合成与分解可得
B点由牛顿第二定律可得
解得
【小问3详解】
①小滑块从C至D匀加速,由牛顿第二定律可得
解得
由匀变速直线运动规律可得
解得
小滑块匀速运动至F处做类平抛运动,水平方向的初速度
竖直方向自由落体
解得
水平方向匀减速
解得
由牛顿第二定律
可得
由于题目要求
可得
②小滑块竖直落到着陆平台时刚好减小到0,则有
运动时间
由图像物理意义可知
解得
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