内容正文:
2024-2025学年莆田六中高二上学期12月月考
物理学科试卷
本试卷满分为100分,考试时间为75分钟。
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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. 下列说法错误的是( )
A. 英国物理学家法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场
B. 英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律,计算并观测到海王星
C. 密立根通过油滴实验测得了电子的带电量
D. 牛顿发现了万有引力定律,并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场的概念是英国物理学家法拉第最早引入的,法拉第还提出用电场线表示电场,故A正确;
B.英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈根据天王星的观测资料,各自独立应用万有引力定律计算并观测到海王星,故B正确;
C.密立根通过油滴实验测得了电子的电量,并因此获得诺贝尔奖,故C正确;
D.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪什利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量,故D错误。
故选D。
2. 如图所示, 在固定的条形磁铁上方,用轻弹簧悬挂了一直导线,某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流。下列说法正确的是( )
A. a端向里转动, b向外转动
B. 条形磁铁受到的合外力变大
C. 当导体棒再次达到稳定时,弹簧的弹力变大
D. 当导体棒再次达到稳定时,弹簧可能被压缩
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于a端有向上的磁场分量;b端有向下的磁场分量,根据左手定则可知a端向外转动, b向里转动,A错误;
B.条形磁铁仍处于静止状态,合力仍为零,大小没变,B错误;
CD.当ab转动过程中,根据左手定则可知,导线受到的安培力向下,故再次平衡时,弹力变大,C正确,D错误。
故选C。
3. 如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q;小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则( )
A. 两绳中的张力大小一定相等
B. P的质量一定大于Q的质量
C. P的电荷量一定小于Q的电荷量
D. P的电荷量一定大于Q的电荷量
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知设Q和P两球之间的库仑力为F,绳子的拉力分别为T1,T2,质量分别为m1,m2;与竖直方向夹角为θ,对于小球Q有
对于小球P有
联立有
所以可得
又因为
可知,即P的质量一定大于Q的质量;两小球的电荷量则无法判断。
故选B。
4. 质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B点冲出,在空中能上升到距B点所在水平线的最大高度为处(不计空气阻力,小球视为质点),则( )
A. 小球离开小车后做竖直上抛运动
B. 小球和小车组成的系统机械能守恒
C. 小球在最低点时,地面对小车的支持力为2mg
D. 小球第二次上升最大高度到距B点所在水平线为
【答案】A
【解析】
【详解】A.小球与小车组成的系统在水平方向不受外力,水平方向系统动量守恒,在A点时系统水平方向动量为零,小球运动到B点时与小车水平方向共速,即此时小球与小车水平方向速度为零,所以小球离开小车后做竖直上抛运动,故A正确;
B.小球从B点飞出后上升的最大高度为,可知小球在半圆形轨道内运动时受阻力作用,则小球和小车组成的系统机械能不守恒,故B错误;
C.小球在最低点时有向上的加速度,处于超重状态,可知地面对小车的支持力大于2mg,C错误;
D.小球第一次运动到距B点所在水平线的最大高度处的过程中,设克服摩擦力做功为Wf,由动能定理有
解得
小球第二次在小车中运动时,每个对应位置处速度变小,弹力变小,由滑动摩擦力公式f=μF压,可知摩擦力变小,故摩擦力做功小于,机械能损失小于,因此小球再次下落到再次上升到最高点的过程,满足,则,即再次离开小车时,能上升的高度大于,故D错误。
故选A。
二、双项选择题∶本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分
5. 根据磁感应强度的定义式,下列说法中正确的是( )
A. 在磁场中某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积成反比
B. 一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该处的B一定为零
C. 一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力F也一定为零
D. 磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直
【答案】CD
【解析】
【详解】A.在磁场中某确定位置的磁感应强度B是由磁场本身决定的,与F以及 I、L的乘积均无关,A错误;
B.一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,可能是电流方向与磁场方向平行,而该处的B不一定为零,B错误;
C.根据F=BILsinθ可知,一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力F也一定为零,C正确;
D.根据左手定则,磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直,D正确。
故选CD。
6. 某学习小组用如图所示的装置来验证碰撞中的动量守恒,实验中先从某一高度处单独释放质量为ma的小球a,标记下小球a撞击在挡板上的位置M,再在水平轨道上放上质量为mb的小球b,从同一高度释放小球a,标记两球撞击挡板的位置P、N,关于本实验下列说法正确的是( )
A. 为减小实验误差,两小球的质量需满足
B. 位置N为小球a撞击挡板的位置
C. 小球离开轨道后下落的高度越大则小球离开轨道时的速度越大
D. 该实验中可用来反映小球a的初动量
【答案】BD
【解析】
【详解】A.为防止a球碰后反弹,则两小球的质量需满足,A错误;
B.位置N为小球a碰后撞击挡板的位置,B正确;
C.小球离开轨道后做平抛运动,则由,因水平位移一定,则下落的高度越大,小球离开轨道时的速度越小,C错误;
D.该实验中小球a的初动量,可知该实验中可用来反映小球a的初动量,D正确。
故选BD。
7. 如图所示,平行板电容器极板M、N间存在方向竖直向下的匀强电场。两个完全相同的带正电微粒A、B从极板间O点同时射入电场,其运动轨迹在同一竖直平面内相交于P点。其中微粒A的初速度方向水平,微粒B的初速度方向斜向上,不计微粒重力及微粒间的相互作用。下列说法正确的是( )
A. 微粒B在最高点的速度小于 B. 两微粒从O运动到P的电势能变化量相等
C. 微粒A的加速度小于B的加速度 D. 两微粒从O到P的运动时间相等
【答案】AB
【解析】
【详解】AD.从O到P竖直位移相等,A在竖直方向做类自由落体运动,而B在竖直方向做类竖直上抛运动,可知B的时间大于A的时间;而从O到P水平位移相等,根据可知,微粒B的水平速度小于A的水平速度v1,即B在最高点的速度小于,A正确,D错误;
B.两微粒从O运动到P电场力做功均为,可知电势能变化量相等,B正确;
C.根据可知,微粒A的加速度等于B的加速度,C错误。
故选AB。
8. 水平速度为v0、质量为m的子弹击中并穿过放在光滑水平地面的木块,若木块对子弹的阻力恒定,则下列说法中正确的是( )
A. 子弹质量m越大,木块获得的动量越大
B. 子弹质量m越小,木块获得的动量越大
C. 子弹速度v0越大,木块获得的动量越大
D. 子弹速度v0越小,木块获得的动量越大
【答案】BD
【解析】
【详解】在同一个坐标系中画出子弹和木块的v-t图像。
AB.当子弹的质量m变化时,由于子弹所受的阻力恒定,子弹的加速度将随着质量减小而变大,而木块的加速度恒定。两者的速度图象如图所示。设木块的长度为L,则当子弹穿出时,子弹的位移比木块的大L,则由速度图象可知,子弹的速度曲线与木块的速度曲线所围成的梯形面积在数值上应等于L.由图象可知,当子弹质量m小时,穿出木块的时间t2大于质量大时穿出木块的时间t1,则木块获得的速度也将变大,动量也将增大。故A错误,B正确。
CD.子弹的质量m不变,子弹的加速度恒定,木块的加速度也恒定,子弹速度v0越大,子弹穿过木块的时间越短,则木块获得的速度越小,动量越小;相反,子弹速度v0越小,木块获得的动量越大,故C错误,D正确。
故选BD。
三、填空题:本大题共3小题,共9分
9. 如图所示电路,电源内阻不可忽略。在滑动变阻器触头由a滑向b的过程中, 电流表示数________,小灯泡L亮度___________,电源内电压________,电源内电阻消耗功率__________。(选填“减小”、“增加”或“不变”)
【答案】 ①. 增加 ②. 减小 ③. 减小 ④. 减小
【解析】
【详解】[1]滑片向b端移动时滑动变阻器接入电阻增大;由闭合电路欧姆定律得电路中总电流减小;由E=U+Ir可知,路端电压增大;则流过R的电流增大,故电流表示数增大;
[2]因总电流减小,而流过R的电流增大;由并联电路的分流规律可知,流过灯泡的电流减小,故灯泡亮度减小;
[3]因电流减小,则由可知电源内电压减小;
[4]由功率公式可知,是源内部消耗的功率减小。
10. 某实验小组测量某金属材料制成的圆柱体的电阻率ρ。
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度L,如图甲所示,则L=________cm;
(2)用螺旋测微器测量其直径D,如图乙所示,则D=________mm;
(3)测得圆柱体电阻两端电压为U时,通过它的电流为I,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=________。
【答案】(1)5.130
(2)4.650~4.652
(3)
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以
【小问2详解】
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以
【小问3详解】
根据电阻定律可得
根据欧姆定律可得
联立可得
11. 一电流表,允许通过的最大电流(满刻度电流)为,表头电阻,若改装成量程为的电流表,应_______(填“串联”或“并联”)一个阻值为52.6Ω的电阻。若将改装后的电流表再改装成量程为的电压表,应再_______(填“串联”或“并联”)一个阻值为_______Ω的电阻。
【答案】 ①. 并联 ②. 串联 ③. 9950
【解析】
【详解】[1]若改装成量程为的电流表,应并联一个阻值为52.6Ω的电阻。
[2][3]此时电流表的内阻为
若将改装后的电流表再改装成量程为的电压表,应再串联一个电阻,阻值为
四、实验题:本大题共2小题,共14分
12. 多用电表是实验室中常用的测量仪器,如图甲所示为多量程多用电表示意图,其中电流有1.0A、2.5A 两个挡位,电压有2.5V、10V 两个挡位,欧姆表有两个挡位。
(1)通过一个单刀多掷开关S, B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通,从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。
①图甲中B是___________(选填 “红”或“黑”)表笔;
②当S接触点_______(选填“1、2、3、4、5、6”)时对应多用电表2.5A挡;
③当S接触点3时,测量倍率比S接触点4时小,则E1________E2(选填“>”“<”或“=”);
(2)实验小组用该多用电表测量电源的电动势和内阻。器材还有∶待测电源(电动势约为9V),定值电阻R0=8.0Ω,电阻箱一只。连接实物如图乙所示,测量时应将图甲中S接触点_______(选填 “1、 2、3、4、5、6”);改变电阻箱阻值R,测得并记录多组数据后,得到对应的图像如图丙所示,则电源电动势E=________V,内阻r=_______Ω (结果保留两位有效数字)。
【答案】 ①. 黑 ②. 1 ③. < ④. 6 ⑤. 9.1 ⑥. 2.0
【解析】
【分析】
【详解】(1)①[1]根据“红进黑出”的原则,电流从欧姆表内部电源正极流出,所以B应该是黑表笔。
②[2]电流表是通过表头并联电阻改装而成的,并联电阻越小,量程越大,所以2.5A挡对应1。
③[3]在满偏电流相同的情况下,电源电动势越大,所测电阻就越大,当S接触点3时,测量倍率比S接触点4时小,所以
(2)[4]多用表与变阻箱并联做电压表适用,电源电压9.0V,所以应该选用10V的量程,S接6;
[5][6]由乙图可知
变换得
由图可知
,
解得
,
13. 一个物理学习小组利用图甲所示的装置和频闪相机(闪光频率固定的连拍相机)来寻求碰撞中的不变量。实验步骤如下:
步骤1:用天平测出A、B两个小球的质量;
步骤2:安装好实验装置,使斜槽末端保持水平,调整好频闪相机的位置并固定;
步骤3:让入射小球从斜槽上某一位置由静止释放,小球离开斜槽后,用频闪相机记录下小球相邻两次闪光时的位置,照片如图乙所示;
步骤4:将被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从位置由静止开始释放,使它们碰撞。两小球离开斜槽后,用频闪相机记录两小球相邻两次闪光时的位置,照片如图丙所示。经多次实验,他们猜想碰撞前后物体的质量和速度的乘积之和不变。
(1)实验中放在斜槽末端的小球是___________(选填“”或“”)。
(2)写出该实验小组猜想结果的表达式________________(用“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”中的量表示)。
(3)他们猜想本实验的碰撞或多或少总有机械能的损失,是非弹性碰撞,支持这一猜想的表达式为______(用“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”中的量表示)。
【答案】 ①. B ②. ③.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由碰撞理论可知,为使碰撞小球不被碰回应使碰撞小球的质量大于被碰小球的质量,所以放在斜槽末端的小球是B。
(2)[2]碰撞时应有
由平抛规律有
代入上式可得
即该实验小组猜想结果的表达式为
(3)[3]若本实验的碰撞或多或少总有机械能的损失,则有
代入、、得
五、解答题(本题共3小题,第14题9分,第15题12分,第16题16分,共37分。解写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后答案的不给分)
14. 如图所示,质量为m的直导体杆ab水平放置在倾角为θ、间距为l的光滑平行导轨上,导体杆中通有图示方向的电流,电流强度为I,现在空间加上匀强磁场使导体杆ab静止在导轨上。问:
(1)若磁场方向竖直向上,求磁感应强度B1的大小;
(2)若磁场方向垂直导轨平面向上,求磁感应强度B2的大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)当磁场方向竖直向上时,导体杆受力如图甲所示。
导体杆受到的安培力
F=BIl
根据平衡条件可得
则
(2)由图可得
则
15. 如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O,用一根长度为L的绝缘轻线把质量为m、带电量为q的金属小球悬挂在O点,小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至位置A,使轻线水平张紧后由静止释放,重力加速度为g。求:
(1)小球的带电性和匀强电场的场强大小;
(2)小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小。
【答案】(1)正电,
(2)FT = 3mg - 2mgtanθ
【解析】
【小问1详解】
小球带正电。根据共点力的平衡有
整理得
【小问2详解】
将小球拉至位置A,使轻线水平张紧后由静止释放的过程中根据动能定理有
解得
小球通过最低点C时根据牛顿第二定律有
代入化简有FT = 3mg - 2mgtanθ
16. 如图,一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成,滑板静止于光滑的水平地面上、物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点,物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为。一根长度为L、不可伸长的细线,一端固定于点,另端系一质量为m的小球Q。小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与同一高度(细线处于水平拉直状态),然后由静止释放,小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。设物体P的质量为m,滑板的质量为。
(1)求小球Q与物体P碰撞前瞬间细线对小球拉力的大小;
(2)若物体P在滑板上向左运动从C点飞出,求飞出后相对C点的最大高度;
(3)要使物体P在相对滑板反向运动过程中,相对地面有向右运动的速度,求的大小范围。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)小球Q在下落过程中,机械能守恒,则有
在最低点时对Q研究得
联立解得
(2)小球Q和物体P发生弹性碰撞,碰撞后Q的速度大小为,P的速度大小为;由于机械能和动量守恒,则
解得
物体P在滑板上向左运动从C点飞出,则冲出后物体与滑板在水平方向的速度相同,设为,取向左为正方向,根据动量守恒定律可知
解得
物体P到达最高点时竖直方向的速度为零,根据能量关系得
物体离开滑板后,物体和滑板在水平方向上都做匀速直线运动,因此水平相对位置不变,竖直方向上
联立解得
(3)P在相对滑板反向运动过程中,相对地面有向右运动的速度,说明P要滑出曲面后再返回,而物体P相对于滑板反向运动过程中,可知当再次回到B点时两者速度最大,此时P有向右的速度即可,因此再次回到B点时水平方向动量守恒
由能量守恒可知
联立解得
因为物体P要经过B点,因此要求判别式大于零,速度向右说明结果要小于零,则满足下列不等式,即
由于
联立解得
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2024-2025学年莆田六中高二上学期12月月考
物理学科试卷
本试卷满分为100分,考试时间为75分钟。
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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. 下列说法错误的是( )
A. 英国物理学家法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场
B. 英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律,计算并观测到海王星
C. 密立根通过油滴实验测得了电子的带电量
D. 牛顿发现了万有引力定律,并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量
2. 如图所示, 在固定的条形磁铁上方,用轻弹簧悬挂了一直导线,某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流。下列说法正确的是( )
A. a端向里转动, b向外转动
B. 条形磁铁受到的合外力变大
C. 当导体棒再次达到稳定时,弹簧的弹力变大
D. 当导体棒再次达到稳定时,弹簧可能被压缩
3. 如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q;小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则( )
A. 两绳中的张力大小一定相等
B. P的质量一定大于Q的质量
C. P的电荷量一定小于Q的电荷量
D. P的电荷量一定大于Q的电荷量
4. 质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B点冲出,在空中能上升到距B点所在水平线的最大高度为处(不计空气阻力,小球视为质点),则( )
A. 小球离开小车后做竖直上抛运动
B. 小球和小车组成的系统机械能守恒
C. 小球在最低点时,地面对小车的支持力为2mg
D. 小球第二次上升最大高度到距B点所在水平线为
二、双项选择题∶本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分
5. 根据磁感应强度的定义式,下列说法中正确的是( )
A. 在磁场中某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积成反比
B. 一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该处的B一定为零
C. 一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力F也一定为零
D. 磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直
6. 某学习小组用如图所示的装置来验证碰撞中的动量守恒,实验中先从某一高度处单独释放质量为ma的小球a,标记下小球a撞击在挡板上的位置M,再在水平轨道上放上质量为mb的小球b,从同一高度释放小球a,标记两球撞击挡板的位置P、N,关于本实验下列说法正确的是( )
A. 为减小实验误差,两小球的质量需满足
B. 位置N为小球a撞击挡板的位置
C. 小球离开轨道后下落的高度越大则小球离开轨道时的速度越大
D. 该实验中可用来反映小球a的初动量
7. 如图所示,平行板电容器极板M、N间存在方向竖直向下的匀强电场。两个完全相同的带正电微粒A、B从极板间O点同时射入电场,其运动轨迹在同一竖直平面内相交于P点。其中微粒A的初速度方向水平,微粒B的初速度方向斜向上,不计微粒重力及微粒间的相互作用。下列说法正确的是( )
A. 微粒B在最高点的速度小于 B. 两微粒从O运动到P的电势能变化量相等
C. 微粒A的加速度小于B的加速度 D. 两微粒从O到P的运动时间相等
8. 水平速度为v0、质量为m的子弹击中并穿过放在光滑水平地面的木块,若木块对子弹的阻力恒定,则下列说法中正确的是( )
A. 子弹质量m越大,木块获得的动量越大
B. 子弹质量m越小,木块获得的动量越大
C. 子弹速度v0越大,木块获得的动量越大
D. 子弹速度v0越小,木块获得的动量越大
三、填空题:本大题共3小题,共9分
9. 如图所示电路,电源内阻不可忽略。在滑动变阻器触头由a滑向b的过程中, 电流表示数________,小灯泡L亮度___________,电源内电压________,电源内电阻消耗功率__________。(选填“减小”、“增加”或“不变”)
10. 某实验小组测量某金属材料制成的圆柱体的电阻率ρ。
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度L,如图甲所示,则L=________cm;
(2)用螺旋测微器测量其直径D,如图乙所示,则D=________mm;
(3)测得圆柱体电阻两端电压为U时,通过它的电流为I,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=________。
11. 一电流表,允许通过的最大电流(满刻度电流)为,表头电阻,若改装成量程为的电流表,应_______(填“串联”或“并联”)一个阻值为52.6Ω的电阻。若将改装后的电流表再改装成量程为的电压表,应再_______(填“串联”或“并联”)一个阻值为_______Ω的电阻。
四、实验题:本大题共2小题,共14分
12. 多用电表是实验室中常用的测量仪器,如图甲所示为多量程多用电表示意图,其中电流有1.0A、2.5A 两个挡位,电压有2.5V、10V 两个挡位,欧姆表有两个挡位。
(1)通过一个单刀多掷开关S, B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通,从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。
①图甲中B是___________(选填 “红”或“黑”)表笔;
②当S接触点_______(选填“1、2、3、4、5、6”)时对应多用电表2.5A挡;
③当S接触点3时,测量倍率比S接触点4时小,则E1________E2(选填“>”“<”或“=”);
(2)实验小组用该多用电表测量电源的电动势和内阻。器材还有∶待测电源(电动势约为9V),定值电阻R0=8.0Ω,电阻箱一只。连接实物如图乙所示,测量时应将图甲中S接触点_______(选填 “1、 2、3、4、5、6”);改变电阻箱阻值R,测得并记录多组数据后,得到对应的图像如图丙所示,则电源电动势E=________V,内阻r=_______Ω (结果保留两位有效数字)。
13. 一个物理学习小组利用图甲所示的装置和频闪相机(闪光频率固定的连拍相机)来寻求碰撞中的不变量。实验步骤如下:
步骤1:用天平测出A、B两个小球的质量;
步骤2:安装好实验装置,使斜槽末端保持水平,调整好频闪相机的位置并固定;
步骤3:让入射小球从斜槽上某一位置由静止释放,小球离开斜槽后,用频闪相机记录下小球相邻两次闪光时的位置,照片如图乙所示;
步骤4:将被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从位置由静止开始释放,使它们碰撞。两小球离开斜槽后,用频闪相机记录两小球相邻两次闪光时的位置,照片如图丙所示。经多次实验,他们猜想碰撞前后物体的质量和速度的乘积之和不变。
(1)实验中放在斜槽末端的小球是___________(选填“”或“”)。
(2)写出该实验小组猜想结果的表达式________________(用“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”中的量表示)。
(3)他们猜想本实验的碰撞或多或少总有机械能的损失,是非弹性碰撞,支持这一猜想的表达式为______(用“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”、“”中的量表示)。
五、解答题(本题共3小题,第14题9分,第15题12分,第16题16分,共37分。解写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后答案的不给分)
14. 如图所示,质量为m的直导体杆ab水平放置在倾角为θ、间距为l的光滑平行导轨上,导体杆中通有图示方向的电流,电流强度为I,现在空间加上匀强磁场使导体杆ab静止在导轨上。问:
(1)若磁场方向竖直向上,求磁感应强度B1的大小;
(2)若磁场方向垂直导轨平面向上,求磁感应强度B2的大小。
15. 如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O,用一根长度为L的绝缘轻线把质量为m、带电量为q的金属小球悬挂在O点,小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至位置A,使轻线水平张紧后由静止释放,重力加速度为g。求:
(1)小球的带电性和匀强电场的场强大小;
(2)小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小。
16. 如图,一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成,滑板静止于光滑的水平地面上、物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点,物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为。一根长度为L、不可伸长的细线,一端固定于点,另端系一质量为m的小球Q。小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与同一高度(细线处于水平拉直状态),然后由静止释放,小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。设物体P的质量为m,滑板的质量为。
(1)求小球Q与物体P碰撞前瞬间细线对小球拉力的大小;
(2)若物体P在滑板上向左运动从C点飞出,求飞出后相对C点的最大高度;
(3)要使物体P在相对滑板反向运动过程中,相对地面有向右运动的速度,求的大小范围。
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