内容正文:
2023级(高三)暑期自主考试
物理试题(三)
(试卷满分:100分 考试时间:75分钟)
一、选择题(本题共10小题,共50分。第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1. 鹊桥二号卫星的成功发射,可为嫦娥六号在月球背面的探测任务提供地月间的中继通讯.如图所示,鹊桥二号在环月大椭圆冻结轨道上运行,周期为T,则鹊桥二号( )
A. 从A点运动到B点过程中动能增大
B. 在A点的加速度比B点大
C. 从C点经B点到D点的运动时间等于
D. 在地球表面的发射速度应大于11.2 km/s
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律可知从A点运动到B点过程中速度变小,则动能减小,A错误;
B.根据牛顿第二定律
可得
可知在A点的加速度比B点大,B正确;
C.根据开普勒第二定律可知在靠近近月点时速度大,靠近远月点时速度小,则从C点经B点到D点的运动时间小于,C错误;
D.鹊桥二号仍处于地球引力场中,则在地球表面的发射速度应小于11.2 km/s,D错误。
故选B。
2. 如图所示,木块A、B质量分别为3kg和5kg,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了4cm,作用在A上的水平推力,系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为200N/m,重力加速度g取,现撤去推力F,则( )
A. 撤去推力F前,木块A所受摩擦力大小是4N,方向向右
B. 撤去推力F前,木块B所受摩擦力大小是8N,方向向右
C. 撤去推力F后瞬间,木块A所受摩擦力大小是6N,方向向右
D. 撤去推力F后瞬间,木块B所受摩擦力大小是10N,方向向左
【答案】C
【解析】
【详解】A.A的最大静摩擦力为
弹簧的弹力为
由题知
故A处于静状态,则有
方向向左,故A错误;
B.B的最大静摩擦力为
弹簧的弹力为
由题知
故B处于静状态,则有
方向向左,故B错误;
C.撤去推力后瞬间,弹簧的弹力不变,仍为,大于A的最大静摩擦力,可知A会滑动,故A受的摩擦力为滑动摩擦力为
方向向右,故C正确;
D.撤去推力后瞬间,弹簧的弹力不变,仍为,小于B的最大静摩擦力,可知B仍处于静止状态,对B分析,可得木块B所受摩擦力大小
方向向左,故D错误。
故选C。
3. 小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度一时间图像如图所示,则由图可知( )
A. 小球下落的加速度为 B. 小球第一次反弹后瞬间速度的大小为
C. 小球反弹过程速度变化量为 D. 小球能弹起的最大高度为
【答案】D
【解析】
【详解】根据图像的斜率可知,小球下落的加速度为,故A错误;小球在末第一次反弹,小球第一次反弹的初速度大小为,故B错误;碰撞前后速度分别为和,速度变化量为,故C错误;图线在段表示小球反弹,图线与坐标轴围成的“面积”大小等于位移大小,可知小球能弹起的最大高度为,故D正确。
4. 1971年中科院上海原子核所以钋210为燃料制造出了我国的第一个同位素电池。已知钋210的衰变方程为 针210的半衰期为138天,下列说法正确的是( )
A. 钋210的衰变为α衰变
B. 一个钋210 核的质量为210g
C. 比结合能小
D. 10g的钋210经过276天会全部发生衰变
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒可知,钋210衰变方程中为,故钋210的衰变为衰变,故A正确;
B.钋210核的质量数为210,质量不是210g,故B错误;
C.核的核子数越多,结合能越大,故比结合能大,故C错误;
D.276天为钋210的两个半衰期,则有
即10g的钋210经过276天会剩余2.5g未发生衰变,故D错误。
故选A。
5. 如图,在竖直平面内的直角坐标系中,x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在第二象限内,垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN,MN到x轴的距离为d,上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源,沿平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用,则( )
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为
B. 薄板的上表面接收到粒子的区域长度为
C. 薄板的下表面接收到粒子的区域长度为d
D. 薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据洛伦兹力提供向心力有,可得,故A错误;
B.当粒子沿x轴正方向射出时,上表面接收到的粒子离y轴最近,如图轨迹1,根据几何关系可知;当粒子恰能通过N点到达薄板上方时,薄板上表面接收点距离y轴最远,如图轨迹2,根据几何关系可知,,故上表面接收到粒子的区域长度为,故B错误;
C.根据图像可知,粒子可以恰好打到下表面N点;当粒子沿y轴正方向射出时,粒子下表面接收到的粒子离y轴最远,如图轨迹3,根据几何关系此时离y轴距离为d,故下表面接收到粒子的区域长度为d,故C正确;
D.根据图像可知,粒子恰好打到下表面N点时转过的圆心角最小,用时最短,有,故D错误。
故选C。
6. 据报道,我国合肥工业大学科研团队成功研制出兼具自修复性、高导电性等优点的弹性导体材料,其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示,电压表和电流表是理想电表,a、b两点之间连接一弹性导体。在中间悬挂重物后,下列说法正确的是( )
A. 弹性导体的电阻变小 B. 定值电阻R的功率变小
C. 电压表的示数变小 D. 弹性导体消耗的功率一定变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.弹性导体受拉力作用,长度变大,截面积减小,根据可知,电阻变大,故A错误;
B.电路电阻变大,则总电流减小,则根据P=I2R可知,定值电阻R的功率变小,故B正确;
C.电路总电流减小,则电源内阻和定值电阻R上的电压减小根据
可知弹性导体的电压变大,即电压表示数变大,故C错误;
D.将定值电阻R等效为电源的内阻,由于弹性导体电阻与等效内阻阻值大小关系未知,则弹性导体消耗的功率不一定变大,故D错误。
故选B。
7. 点电荷A、B分别固定在x轴上x = 0和x = −15 m处,规定无穷远处电势为零,x轴正半轴上电势与位置坐标的关系图像如图所示。则( )
A. 点电荷A、B为同种电荷
B. 点电荷A、B带电荷量大小之比为1∶4
C. 除无穷远处,x轴上只有2处场强为零的点
D. 从x0处静止释放的负试探电荷能再次经过该点
【答案】B
【解析】
【详解】AB.φ − x图线上某点切线的斜率表示该点的电场强度,结合题图可知,x = 15 m处的合场强为零,因x轴正半轴上电势先负后正,可知点电荷A带负电,点电荷B带正电,设点电荷A、B带电荷量分别为q1和q2,结合点电荷场强公式和矢量合成有
可得
故A错误,B正确;
C.根据φ − x图线上某点切线的斜率表示该点的电场强度,可知除无穷远处,x轴正方向上只有1处场强为零的点,在x轴负方向,两点电荷在−15 m < x < 0之间的电场方向相同,故在−15 m < x < 0之间的电场不可能为0,两点电荷在x < −15 m之间的电场矢量合成有
解得
(不合题意,舍去)
故除无穷远处,x轴上只有1处场强为零的点,故C错误;
D.x0处场强沿x轴负方向,负试探电荷释放后沿x轴正方向运动,运动到x = 15 m处时动能最大,之后动能减小,根据能量守恒可知电荷速度减为零时,电势为零,即试探电荷将一直沿x轴正方向运动到无穷远处,故D错误。
故选B。
8. 如图所示,水平放置的大餐桌转盘绕着过转盘圆心的竖直轴做匀速圆周运动,转盘表面质地均匀;转盘上放着两个完全相同的小碟子,随着转盘共同转动;两个碟子的质量都是,线速度大小都是;其中一个碟子中装有一个苹果,在任何情况下苹果都与该碟子保持相对静止;另一个碟子是空的。以下说法错误的是( )
A. 匀速转动时,碟子对转盘的摩擦力方向指向转盘圆心
B. 若转盘的角速度逐渐增大,则空碟子先相对转盘发生滑动
C. 转盘匀速转动半周的过程中,转盘对空碟子摩擦力的冲量大小为
D. 转盘匀速转动半周的过程中,转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零
【答案】AB
【解析】
【详解】A.匀速转动时,碟子的向心力由转盘给碟子的摩擦力提供,指向转盘圆心,由牛顿第三定律可得,碟子对转盘的摩擦力方向为转盘圆心与碟子的连线向外,A符合题意;
B.当刚要发生相对滑动时,有最大静摩擦力提供向心力,即
得,临界角速度和总质量无关;依题意,两个碟子完全相同,二者的线速度大小相同,可知两个碟子与转盘接触面的动摩擦因数相同,半径相同,则两个碟子相对转盘发生滑动的临界角速度相同,B符合题意;
C.对空碟子,以末速度方向为正,由动量定理
有
得,即转盘匀速转动半周的过程中,转盘对空碟子摩擦力的冲量大小为,C不符合题意;
D.转盘匀速转动半周的过程中,转盘对空碟子的摩擦力提供向心力,方向始终指向圆心,与速度方向总是垂直,不做功,则转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零,D不符合题意。
故选AB。
9. 内壁光滑的环形凹槽半径为,固定在竖直平面内,一根长度为的轻杆,一端固定有质量为的小球,另一端固定有质量为的小球,将两小球放入凹槽内,小球位于水平直径处,如图所示,已知重力加速度为,该系统由静止释放到球滑到与圆心等高位置,下列说法错误的是( )
A. 在某一位置球的线速度大于球的线速度
B. 球重力势能的减少量等于球重力势能的增加量
C. 球滑到与圆心等高位置时的线速度大小为
D. 轻杆对球做的功为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.A和B两球都在凹槽上运动,如图所示。
假设某一时刻A和B的线速度分别为和,根据几何关系,可知两线速度方向与杆的夹角相等,可设为θ,则有,因此,故A错误;
B.公式
由于对称性,B球滑到与O等高位置,B上升的高度等于A下降的高度,即
又A球质量为,球质量为,所以A球重力势能的减少量大于B球重力势能的增加量,故B错误;
C.根据B选项解析可知,从初始位置到B球滑到与O等高位置,轻杆及A球和B球组成的系统的重力势能减少。
设B球滑到与O等高位置时,两球的线速度大小为,对轻杆、A球和B球组成的系统,根据系统机械能守恒有
解得,故C错误;
D.由静止释放到B球滑到与O等高位置的过程中,设轻杆对B球做的功为,根据动能定理有
解得,故D正确。
题目要求选择错误选项,故选ABC。
10. x轴上两波源P、Q的平衡位置坐标分别为、,形成的简谐横波在同种均匀介质中相向传播,某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为2m/s,下列说法正确的是( )
A. 两波源的起振方向相反
B. 从图示时刻经5s两列波相遇
C. 各质点振动稳定后,在P、Q之间的连线上共有10个加强点
D. 各质点振动稳定后,平衡位置在坐标原点的质点的振幅为45cm
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知,某时刻,波源产生的机械波刚好传到x=-6m处,根据上下坡法可知,x=-6m处的质点的速度方向沿y轴负方向,即波源的起振方向沿y轴负方向;同理,某时刻,波源产生的机械波刚好传到x=4m处,根据上下坡法可知,x=4m处的质点的速度方向沿y轴正方向,即波源的起振方向沿y轴正方向,故两波源的起振方向相反,故A正确;
B.由题知,在同种均匀介质中相向传播,则两列波的波速相等,为2m/s,设时间两列波相遇,则有
解得
故B错误;
C.由图可知,两列波的波长相等,都为,又两列波的波速相等,则两列波的周期相等,所以两列波频率相等,因Q波早振动半个周期,两列波的起振方向相反,则某振动加强点到两波源的距离的路程差等于波长的整数倍,设某振动加强点到P点的距离为,到Q点的距离为,则有
其中
则n的取值为-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,共11个值,排除P、Q两点,则在P、Q之间的连线上共有9个加强点,故C错误;
D.两列波频率相等,叠加后可发生稳定的干涉现象,当波源振动形式传播到原点时,波源在处质点的振动形式传播到原点,且振动方向相同,则坐标原点的质点为振动加强点,质点振幅为
故D正确。
故选AD。
二、实验题(本大题共2小题,每空2分,共12分)
11. 小王同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。
(1)图甲中的、分别是___________。(填写正确答案标号)
A. 单缝和双缝 B. 双缝和单缝
C. 单缝和单缝 D. 双缝和双缝
(2)测量某亮条纹位置时,手轮上的读数如图乙所示,该读数为___________mm。
(3)某次测量时,选用的双缝间距为,屏与双缝间的距离为,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则所测单色光的波长为___________。(用字母、和表示,各量均采用国际单位)。
【答案】(1)A (2)1.970
(3)
【解析】
【小问1详解】
双缝干涉实验让单色线状光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光,再依次通过单缝、双缝,则a、b两处分别是:单缝、双缝。
故选A。
【小问2详解】
根据图乙,可知读数为
【小问3详解】
由题知,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为,则有
根据
解得
12. 从玩具车上拆下一个小电动机M,用一节5号干电池为它直接供电,发现电动机并不转动。将两节5号电池串联起来为该电动机直接供电,这时电动机转动起来了,但是转速较低。为较完整地描绘该电机通电后电流与电压的关系,某同学设计了图甲的电路进行实验,图中各器材的规格如下:
A.电压表V(量程0~1V,内阻1.0kΩ);
B.电流表A(量程为0~1A,内阻约0.2Ω);
C.滑动变阻器R(最大阻值20Ω,额定电流2.0A);
D.电阻箱R₀(最大阻值9999.9Ω)
(1)为完成实验,电阻箱的阻值应调为___________(填“2000.0Ω”或“4000.0Ω”)。
(2)正确选择的值后,调节R的滑片使电动机两端的电压逐渐变大,记录电压表V的示数U与电流表A的示数I并描在了图乙中,请在图乙中作出该电动机的I-U图线。
(3)由图乙可知该电动机线圈的电阻为___________Ω。(保留两位有效数字)
(4)若两节5号电池串联的电动势为3.0V,内阻为0.5Ω,用它为该电机直接供电时,电动机输出的机械功率为___________W。(保留两位有效数字)
【答案】(1)4000.0Ω
(2) (3)2.5
(4)0.61(0.53~0.65)
【解析】
【小问1详解】
由题意知,将两节5号电池串联起来为该电动机直接供电,电动机转动但转速较低,说明该电动机额定电压大于3V。由电表扩程知识易知,R₀的阻值调为2000.0Ω,改装后电压表和电阻箱两端最大电压为3.0V,R₀的阻值调为4000.0Ω,改装后电压表和电阻箱两端最大电压为5.0V。因此,探究该额定电压大于3V的电机通电后电流与电压的关系,电压表串联电阻箱后两端最大电压应大于3V,故选4000.0Ω。
【小问2详解】
作出该电动机的I-U图线如图。
【小问3详解】
由图乙可知,当电压表的电压小于0.45V时,电动机不转为纯电阻
由欧姆定律得该电动机内线圈的电阻为
【小问4详解】
若两节5号电池串联的电动势为3.0V,内阻为0.5Ω
由闭合电路欧姆定律得路端电压随电流变化的关系为
对应图乙中电压表示数与电流表示数关系为
作出图线如图所示,两图线交点对应为实际电压和电流
则电动机的功率
电动机发热功率
电动机输出的机械功率为
【点睛】
三、计算题(本大题有3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 假期时,小明的爸爸驾驶房车带领全家游览祖国美丽的景色如甲图所示,房车厨房内有一只装满杂粮的圆柱形储藏罐贴着倾角的斜面放在水平置物架上,房车车壁上有一个用细长轻绳悬挂的小中国结(可看做质点),如图乙所示。、、、是港珠澳大桥的四段等跨钢箱连续梁桥(如图丙所示),房车行驶到点时开始加速,先做匀加速直线运动,达到后做匀速直线运动。在段小明发现中国结偏离车壁角度始终为,已知,。他用手机中秒表功能测出房车经过段所用的时间为,,,,求:
(1)房车通过段的加速度大小;
(2)从点开始房车继续行驶所用的时间;
(3)假设储藏罐外表面光滑,则房车至少以多大的加速度运动才能使储藏罐沿斜面向上运动。
【答案】(1) (2)6s
(3)
【解析】
【小问1详解】
对中国结分析,根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
房车在ab段匀加速,根据
解得
房车匀加速的时间满足
解得
经过ab段所用的时间为5.5s,则房车到达b点后加速的时间为
房车到达b点后加速的位移为
还需匀速状态下继续行驶时间
则房车到达b点后继续行驶173m所用的时间为
【小问3详解】
对储藏罐,根据牛顿第二定律有
解得
14. 油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图a,汽油机工作过程中在一个冲程内燃烧室内气体的曲线如图b所示,其中B→C和D→A为两个绝热过程。燃烧室内的气体可看作理想气体。一定质量的油气混合气体进入燃烧室,初始状态A点处混合气体的温度为,压强约为。火花塞点火瞬间,燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到,然后,活塞被推动向下移动,在经历B→C的绝热膨胀过程中,由于气体对外做功驱动汽车前进,使得汽缸内温度降低了300K,膨胀结束到达状态C时,燃烧室内压强降低到,求:
(1)在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度;
(2)汽缸内气体的最大体积与最小体积之比被称为压缩比,是汽油机动力大小的一个标志。根据题目中条件,计算该汽油机的压缩比。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)从A→B过程气体发生等容升压,气体温度升高;从B→C过程,气体绝热膨胀,气体对外界做功,根据热力学第一定律可知气体内能减少,温度降低;从C→D过程气体发生等容降压,气体温度降低;从D→A过程,气体绝热压缩,外界对气体做功,气体内能增加,温度升高;可知在一个冲程内燃烧室内,B状态的温度最高,根据
解得在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度为
(2)在经历B→C的绝热膨胀过程中,由于气体对外做功驱动汽车前进,使得汽缸内温度降低了300K,膨胀结束到达状态C时,燃烧室内压强降低到,可知
,
根据理想气体状态方程可得
可得该汽油机的压缩比为
15. 某兴趣小组设计了如图所示装置。轻质飞轮由三根长的轻质金属辐条(三根金属辐条并联时的等效电阻)和金属圆环组成,可绕过其中心的水平固定轴转动,不可伸长的细绳绕在圆环上,系着质量的物块,细绳与圆环无相对滑动。平行金属导轨间距离、与水平面的夹角。金属导轨通过导线及电刷分别与转轴和圆环边缘良好接触。导轨和飞轮分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小均为。已知CD棒的质量也为,电阻也为,电路中其余部分的电阻均不计,CD棒始终与导轨垂直,各部分始终接触良好,细绳足够长,不计空气阻力及一切摩擦,重力加速度g取。
(1)锁定飞轮,CD棒由静止下滑,经过时间速度达到最大,求时间t内下滑的距离x;
(2)锁定CD棒,物块由静止释放,下落距离后刚好达到最大速度,求此过程中CD棒产生的热量;
(3)对CD棒施加力使其沿着导轨向下以速度做匀速运动,同时释放物块,求最终物块向上运动的速度大小。
【答案】(1)8.75m
(2)25J (3)
【解析】
【小问1详解】
CD棒下滑达到最大速度时,由法拉第电磁感应定律得
根据闭合电路欧姆定律可得
棒达到最大速度时所受的合力为零
对棒分析,由动量定理可得
解得
【小问2详解】
飞轮旋转时,辐条切割磁场产生电动势,由法拉第电磁感应定律得
根据闭合电路欧姆定律可得
物块达到最大速度时,重力的功率等于两电阻的发热功率之和
由圆周运动可得
联立以上方程可得
代入数据可得
根据能量守恒定律可得
解得
【小问3详解】
棒充当发电机产生电动势为,则有
飞轮转动时产生的电动势为
则回路中的电流
由能量守恒可知棒的发电功率等于热功率加机械功率
解得
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2023级(高三)暑期自主考试
物理试题(三)
(试卷满分:100分 考试时间:75分钟)
一、选择题(本题共10小题,共50分。第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1. 鹊桥二号卫星的成功发射,可为嫦娥六号在月球背面的探测任务提供地月间的中继通讯.如图所示,鹊桥二号在环月大椭圆冻结轨道上运行,周期为T,则鹊桥二号( )
A. 从A点运动到B点过程中动能增大
B. 在A点的加速度比B点大
C. 从C点经B点到D点的运动时间等于
D. 在地球表面的发射速度应大于11.2 km/s
2. 如图所示,木块A、B质量分别为3kg和5kg,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了4cm,作用在A上的水平推力,系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为200N/m,重力加速度g取,现撤去推力F,则( )
A. 撤去推力F前,木块A所受摩擦力大小是4N,方向向右
B. 撤去推力F前,木块B所受摩擦力大小是8N,方向向右
C. 撤去推力F后瞬间,木块A所受摩擦力大小是6N,方向向右
D. 撤去推力F后瞬间,木块B所受摩擦力大小是10N,方向向左
3. 小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度一时间图像如图所示,则由图可知( )
A. 小球下落的加速度为 B. 小球第一次反弹后瞬间速度的大小为
C. 小球反弹过程速度变化量为 D. 小球能弹起的最大高度为
4. 1971年中科院上海原子核所以钋210为燃料制造出了我国的第一个同位素电池。已知钋210的衰变方程为 针210的半衰期为138天,下列说法正确的是( )
A. 钋210的衰变为α衰变
B. 一个钋210 核的质量为210g
C. 比结合能小
D. 10g的钋210经过276天会全部发生衰变
5. 如图,在竖直平面内的直角坐标系中,x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在第二象限内,垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN,MN到x轴的距离为d,上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源,沿平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用,则( )
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为
B. 薄板的上表面接收到粒子的区域长度为
C. 薄板的下表面接收到粒子的区域长度为d
D. 薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为
6. 据报道,我国合肥工业大学科研团队成功研制出兼具自修复性、高导电性等优点的弹性导体材料,其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示,电压表和电流表是理想电表,a、b两点之间连接一弹性导体。在中间悬挂重物后,下列说法正确的是( )
A. 弹性导体的电阻变小 B. 定值电阻R的功率变小
C. 电压表的示数变小 D. 弹性导体消耗的功率一定变大
7. 点电荷A、B分别固定在x轴上x = 0和x = −15 m处,规定无穷远处电势为零,x轴正半轴上电势与位置坐标的关系图像如图所示。则( )
A. 点电荷A、B为同种电荷
B. 点电荷A、B带电荷量大小之比为1∶4
C. 除无穷远处,x轴上只有2处场强为零的点
D. 从x0处静止释放的负试探电荷能再次经过该点
8. 如图所示,水平放置的大餐桌转盘绕着过转盘圆心的竖直轴做匀速圆周运动,转盘表面质地均匀;转盘上放着两个完全相同的小碟子,随着转盘共同转动;两个碟子的质量都是,线速度大小都是;其中一个碟子中装有一个苹果,在任何情况下苹果都与该碟子保持相对静止;另一个碟子是空的。以下说法错误的是( )
A. 匀速转动时,碟子对转盘的摩擦力方向指向转盘圆心
B. 若转盘的角速度逐渐增大,则空碟子先相对转盘发生滑动
C. 转盘匀速转动半周的过程中,转盘对空碟子摩擦力的冲量大小为
D. 转盘匀速转动半周的过程中,转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零
9. 内壁光滑的环形凹槽半径为,固定在竖直平面内,一根长度为的轻杆,一端固定有质量为的小球,另一端固定有质量为的小球,将两小球放入凹槽内,小球位于水平直径处,如图所示,已知重力加速度为,该系统由静止释放到球滑到与圆心等高位置,下列说法错误的是( )
A. 在某一位置球的线速度大于球的线速度
B. 球重力势能的减少量等于球重力势能的增加量
C. 球滑到与圆心等高位置时的线速度大小为
D. 轻杆对球做的功为
10. x轴上两波源P、Q的平衡位置坐标分别为、,形成的简谐横波在同种均匀介质中相向传播,某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为2m/s,下列说法正确的是( )
A. 两波源的起振方向相反
B. 从图示时刻经5s两列波相遇
C. 各质点振动稳定后,在P、Q之间的连线上共有10个加强点
D. 各质点振动稳定后,平衡位置在坐标原点的质点的振幅为45cm
二、实验题(本大题共2小题,每空2分,共12分)
11. 小王同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。
(1)图甲中的、分别是___________。(填写正确答案标号)
A. 单缝和双缝 B. 双缝和单缝
C. 单缝和单缝 D. 双缝和双缝
(2)测量某亮条纹位置时,手轮上的读数如图乙所示,该读数为___________mm。
(3)某次测量时,选用的双缝间距为,屏与双缝间的距离为,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则所测单色光的波长为___________。(用字母、和表示,各量均采用国际单位)。
12. 从玩具车上拆下一个小电动机M,用一节5号干电池为它直接供电,发现电动机并不转动。将两节5号电池串联起来为该电动机直接供电,这时电动机转动起来了,但是转速较低。为较完整地描绘该电机通电后电流与电压的关系,某同学设计了图甲的电路进行实验,图中各器材的规格如下:
A.电压表V(量程0~1V,内阻1.0kΩ);
B.电流表A(量程为0~1A,内阻约0.2Ω);
C.滑动变阻器R(最大阻值20Ω,额定电流2.0A);
D.电阻箱R₀(最大阻值9999.9Ω)
(1)为完成实验,电阻箱的阻值应调为___________(填“2000.0Ω”或“4000.0Ω”)。
(2)正确选择的值后,调节R的滑片使电动机两端的电压逐渐变大,记录电压表V的示数U与电流表A的示数I并描在了图乙中,请在图乙中作出该电动机的I-U图线。
(3)由图乙可知该电动机线圈的电阻为___________Ω。(保留两位有效数字)
(4)若两节5号电池串联的电动势为3.0V,内阻为0.5Ω,用它为该电机直接供电时,电动机输出的机械功率为___________W。(保留两位有效数字)
三、计算题(本大题有3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 假期时,小明的爸爸驾驶房车带领全家游览祖国美丽的景色如甲图所示,房车厨房内有一只装满杂粮的圆柱形储藏罐贴着倾角的斜面放在水平置物架上,房车车壁上有一个用细长轻绳悬挂的小中国结(可看做质点),如图乙所示。、、、是港珠澳大桥的四段等跨钢箱连续梁桥(如图丙所示),房车行驶到点时开始加速,先做匀加速直线运动,达到后做匀速直线运动。在段小明发现中国结偏离车壁角度始终为,已知,。他用手机中秒表功能测出房车经过段所用的时间为,,,,求:
(1)房车通过段的加速度大小;
(2)从点开始房车继续行驶所用的时间;
(3)假设储藏罐外表面光滑,则房车至少以多大的加速度运动才能使储藏罐沿斜面向上运动。
14. 油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图a,汽油机工作过程中在一个冲程内燃烧室内气体的曲线如图b所示,其中B→C和D→A为两个绝热过程。燃烧室内的气体可看作理想气体。一定质量的油气混合气体进入燃烧室,初始状态A点处混合气体的温度为,压强约为。火花塞点火瞬间,燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到,然后,活塞被推动向下移动,在经历B→C的绝热膨胀过程中,由于气体对外做功驱动汽车前进,使得汽缸内温度降低了300K,膨胀结束到达状态C时,燃烧室内压强降低到,求:
(1)在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度;
(2)汽缸内气体的最大体积与最小体积之比被称为压缩比,是汽油机动力大小的一个标志。根据题目中条件,计算该汽油机的压缩比。
15. 某兴趣小组设计了如图所示装置。轻质飞轮由三根长的轻质金属辐条(三根金属辐条并联时的等效电阻)和金属圆环组成,可绕过其中心的水平固定轴转动,不可伸长的细绳绕在圆环上,系着质量的物块,细绳与圆环无相对滑动。平行金属导轨间距离、与水平面的夹角。金属导轨通过导线及电刷分别与转轴和圆环边缘良好接触。导轨和飞轮分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小均为。已知CD棒的质量也为,电阻也为,电路中其余部分的电阻均不计,CD棒始终与导轨垂直,各部分始终接触良好,细绳足够长,不计空气阻力及一切摩擦,重力加速度g取。
(1)锁定飞轮,CD棒由静止下滑,经过时间速度达到最大,求时间t内下滑的距离x;
(2)锁定CD棒,物块由静止释放,下落距离后刚好达到最大速度,求此过程中CD棒产生的热量;
(3)对CD棒施加力使其沿着导轨向下以速度做匀速运动,同时释放物块,求最终物块向上运动的速度大小。
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