内容正文:
勤建学校高三年级上学期第三次调研考试物理试卷
卷面总分:100 考试时长:75分钟
一、单项选择题:本大题包括7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。选对的得4分,选错的得0分。
1. 某款磁吸式车载手机支架如图所示。手机放在支架上被磁力吸住后,调节支架使手机与竖直方向成图示角度。安装该支架的汽车静止停放在车位。已知手机受到的磁力垂直于手机屏幕,且手机和支架保持相对静止,下列说法正确的是( )
A. 手机受到3个力的作用 B. 支架对手机的作用力竖直向上
C. 手机对支架的摩擦力沿斜面向上 D. 手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对平衡力
【答案】B
【解析】
【详解】A.有摩擦力必有弹力,故手机除了受到重力、磁力和摩擦力,还受到弹力作用,一共4个力,故A错误;
B.手机受到的磁力、摩擦力和弹力,施力物体都是支架,支架对手机的作用力是这些力的合力,根据平衡条件可知,支架对手机的作用力与重力等大反向,竖直向上,故B正确;
C.支架对手机的摩擦力沿接触面向上,根据牛顿第三定律可知,手机对支架的摩擦力沿接触面向下,故C错误;
D.手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
2. 如图是运动员参加10米台跳水比赛的图像,时运动员起跳离开跳台,将运动员视为质点,图中为直线,不计空气阻力,重力加速度为,则运动员( )
A. 在时间内的速度变化越来越快
B. 离开跳台后在时刻到达最大高度
C. 在时刻刚好进入水中
D. 离跳台最大高度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.图像的斜率代表加速度,在时间内,图像的斜率在减小,说明加速度在减小,速度变化越来越慢,A错误;
B.在时刻速度改变方向,此时到达最大高度,B错误;
C.之后,图像斜率发生变化,说明受力发生变化,之后运动员开始进入水中,C错误;
D.0~t1为运动员的上升阶段,离跳台最大高度 ,D正确。
故选 D。
3. 如图所示,水平金属杆光滑,在弹簧弹力作用下,小球在BC之间做简谐运动,当小球位于O点时,弹簧处于原长。在小球从C运动到O的过程中( )
A. 小球的动能不断减小 B. 小球所受回复力不断增大
C. 弹簧的弹性势能不断减小 D. 小球的加速度不断增大
【答案】C
【解析】
【详解】小球从C运动到O的过程中,弹簧伸长量不断减小,弹簧的弹性势能不断减小,小球受到的回复力不断减小,小球做加速度不断减小的加速运动,小球的动能不断增大,当到达O点时,速度达到最大值。
故选C。
4. 如图所示,两名排球队员练习排球,女队员先将排球沿轨迹1传给男队员,男队员再沿轨迹2将排球传回给女队员,两名队员的击球点高度相同,轨迹1、2均在同一竖直平面内,P、Q两点分别是轨迹1、2的最高点,忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 排球在P点的速度大小等于在Q点的速度大小
B. 排球沿轨迹1运动的时间大于沿轨迹2运动的时间
C. 排球沿轨迹2运动过程中重力做功大于排球沿轨迹1运动过程中的重力做功
D. 排球沿轨迹2运动过程中重力冲量大于排球沿轨迹1运动过程中的重力冲量
【答案】D
【解析】
【详解】A.从P、Q到两运动员的击球点水平距离相同,但Q点竖直距离大,根据
,
可知,排球在P点的速度大于在Q点的速度大小,故A错误;
B.运动时间等于P、Q到两运动员的击球点时间的2倍,根据以上分析可知,排球沿轨迹1运动的时间小于沿轨迹2运动的时间,故B错误;
C.两名队员的击球点高度相同,排球沿轨迹2运动过程中重力做功与沿轨迹1运动过程中的重力做功相等,均为零,故C错误;
D.重力冲量
排球沿轨迹1运动的时间小于沿轨迹2运动的时间,排球沿轨迹2运动过程中重力冲量大于排球沿轨迹1运动过程中的重力冲量,故D正确。
故选D。
5. 时位于坐标原点的波源从平衡位置开始振动,形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速m/s,下图是振动刚好传到质点m时的波形,下列说法正确的是( )
A. 时波源的振动方向沿y轴负方向
B. 此时波源已经振动了0.75s
C. 若波源振动频率减小,该横波的波长将减小
D. 若波源振动频率增大,该横波传播的速度将增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据“上下坡”法可知处的质点起振方向沿y轴正方向,所以波源的起振方向沿y轴正方向,故A错误;
B.由于振动刚好传到质点,则波源振动的时间为
故B正确;
CD.机械波的传播速度由介质决定,与频率和波长无关,若减小波源的振动频率,该波的传播速度不变,根据公式可知该波的波长将增大,故CD均错误。
故选B。
6. 蜜蜂飞行过程中身上会积累少量正电荷,当蜜蜂接近带负电的花蕊时,它们之间的电场线如图中实线所示,图中虚线为某一带电花粉颗粒从a到b的运动轨迹。不计带电花粉颗粒的重力和空气阻力,下列说法正确的是( )
A. a点电势高于b点电势
B. 花粉颗粒在a点所受电场力方向水平向左
C. 花粉颗粒在a点动能大于在b点的动能
D. 花粉颗粒在a点电势能大于在b点的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于等势线垂直于电场线,沿电场线方向电势降低,可知,a点电势低于b点电势,故A错误;
B.由于花粉颗粒仅受电场力,则电场力方向指向轨迹内侧,可知,花粉颗粒在a点所受电场力方向水平向右,故B错误;
C.电场力方向沿电场线切线指向轨迹内侧,可知,花粉颗粒从a到b的运动过程中,电场力方向与速度方向夹角为锐角,则花粉颗粒速度增大,花粉颗粒在a点动能小于在b点的动能,故C错误;
D.结合上述可知,花粉颗粒从a到b的运动过程中,电场力做正功,电势能减小,即花粉颗粒在a点电势能大于在b点的电势能,故D正确。
故选D。
7. 如图游乐园水上表演中,水面摩托艇上安装的水泵通过轻质软管喷水,将质量为的游客(包括踏板)顶起在空中保持静止(此时软管竖直且喷水口竖直向下),设软管与喷口的横截面积相同,喷水速率为,重力加速度为,则时间内喷水的质量为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】对游客与踏板整体进行分析,根据平衡条件有
令极短时间内喷出水的质量为,根据牛顿第三定律可知,踏板对喷出水的反作用力为
由于软管竖直且喷水口竖直向下,根据题意可知水泵先将水沿软管竖直向上以速率v送至踏板处,冲击踏板后又以速率从喷水口竖直向下喷出,取竖直向下为正方向,对极短时间内喷出水进行分析,由于时间极短,其重力可以忽略,根据动量定理有
则时间内喷水的质量为
解得
故选C。
二、多项选择题:本大题包括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。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 在星球P和星球Q的表面,以相同的初速度竖直上抛一小球,小球在空中运动时的速度时间图像分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体,星球P和星球Q的半径相等,忽略一切阻力,下列说法正确的是( )
A. 星球P和星球Q的质量之比为3:1
B. 星球P和星球Q的密度之比为1:1
C. 星球P和星球Q的近地卫星周期之比为
D. 星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.图线斜率的绝对值表示星球表面重力加速度大小,则有
在星球表面,万有引力近似等于重力,则有
所以
所以,故A正确;
B.星球的密度为
所以,故B错误;
C.根据万有引力提供向心力
解得
所以,故C错误;
D.根据万有引力提供向心力
解得
所以,故D正确。
故选AD。
9. 如图所示,圆心为O、半径为R的光滑半圆弧槽固定在水平地面上,一根轻橡皮筋一端连在可视为质点的小球上,另一端连在距离O点正上方R处的P点。小球放在与O点等高的槽口A点时,轻橡皮筋处于原长。现将小球从A点由静止释放,小球沿圆弧槽ABC运动,当运动到最低点B时对圆弧槽的压力恰好为零。已知小球的质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力。则小球从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球运动到B点时,橡皮筋的弹力大于
B. 橡皮筋弹力做功的瞬时功率逐渐变大
C. 小球重力做的功等于小球动能的增加量
D. 小球机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.当运动到最低点B时对圆弧槽的压力恰好为零,设小球运动至最低点B时速度为v,据牛顿第二定律可得
可知橡皮筋的弹力F大于重力mg,故A正确;
B.根据PFv
开始时v0,P0
在最低点时F与v垂直,P0
故橡皮筋弹力做功的功率先变大后变小,故B错误;
C.小球运动过程中,由于橡皮筋弹性势能增大,故小球重力势能的减少量大于小球动能增加量,故C错误;
D.小球和橡皮筋组成的系统机械能守恒,故小球运动过程中,机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量,故D正确。
故选AD。
10. 如图甲,同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为,O为水平连线的中点,M、N在连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷,电荷量均为Q(),以O为原点、竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为零电势点,则上的电势随位置x的变化关系如图乙所示。一电荷量为Q()的小球以一定初动能从M点竖直下落,一段时间后经过N点,且在N点的加速度大小为2g。g为重力加速度,k为静电力常量,则( )
A. 小球在M点的加速度为零
B. 从O点到N点场强逐渐增大
C. 从M点到N点过程中,电场力对小球先做负功后做正功
D. 从O点到N点小球的动能增加了
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.小球在N点的加速度大小为2g,说明在N点的电场力大小等于mg,方向竖直向下,根据对称性,在M点的电场力大小也为mg,且向上,故M点的加速度为0,A正确;
B.图像的斜率表示电场强度,结合图像来看从O点到N点场强先增大后减小, B错误;
C.根据场强的叠加可知两个点电荷在O点上方产生的合场强竖直向上,在O点下方产生的合场强竖直向下,则小球在O点上方受到的电场力竖直向上,在O点下方受到的电场力竖直向下,故从M点到N点过程中,电场力对小球先做负功后做正功, C正确;
D.根据库仑定律可知两个点电荷在N点产生的电场力大小都为
则合成之后的合电场力大小为
在N点由牛顿第二定律有
解得
O N两点的电势差
从O点到N点合力做功为
由动能定理可知,从O点到N点小球的动能增加了,D正确。
故选ACD。
三、实验题:本题包括2小题,每空2分,8空共16分。
11. 某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接小钢球,如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放,使小钢球在竖直平面内摆动,记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值。改变小钢球的初始释放位置,重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线,如图乙所示。
(1)由图乙可得直线斜率的绝对值为______(结果保留2位有效数字);
(2)若小钢球摆动过程中机械能守恒,则图像中直线斜率绝对值的理论值为______(结果保留2位有效数字);
(3)图乙中直线斜率的实际值与理论值不符的主要误差来源是______(单选)。
A. 小钢球摆动过程中有空气阻力
B. 小钢球初始释放位置不同
C. 小钢球摆动角度偏大
【答案】(1)2.1 (2)2.0 (3)A
【解析】
【小问1详解】
直线斜率绝对值
【小问2详解】
根据题意,设小球摆动到最高点时,轻绳与竖直方向的夹角为,轻绳长为,摆动到最低点时,小球的速度为。由于在摆动过程中,小球机械能守恒,则有
小球在最高点时,轻绳拉力最小,由于速度为0,则有
小球在最低点时,轻绳拉力最大,由牛顿第二定律有
整理得
可知,图乙中直线斜率绝对值的理论值为2.0。
【小问3详解】
该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力,使得机械能减小,故选A。
12. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤,请完成实验操作和计算。
(1)在“测量金属丝电阻率”实验中,某同学使用螺旋测微器测量金属丝直径,示数如图甲所示,读数为___________mm;
(2)图乙是“验证动量守恒定律”实验装置示意图。已知入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2,质量要求m1___________(填“大于”或“小于”)m2。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为x1、x2、x3,如图丙所示。在实验过程中,两小球的半径要___________(填“相等”或“不相等”),若两球碰撞中动量守恒,则测量数据满足的关系式为______________________(用题中所给物理量的符号表示),若测量数据满足式______________________(仅用x1、x2、x3表示),则说明碰撞为弹性碰撞。
【答案】(1)0.397##0.398##0.399##0.400
(2) ①. 大于 ②. 相等 ③. ④.
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以金属丝的直径为
【小问2详解】
[1][2]实验中为了防止两小球碰撞后入射小球反弹,且两小球发生对心碰撞,则必须满足入射小球的质量大于被碰小球的质量,即m1大于m2,两小球半径相等;
[3]由于两球碰撞后均做平抛运动,竖直高度相等,则运动时间相等,若两球碰撞过程动量守恒,则,,,
所以
[4]若为弹性碰撞,则还需满足
联立解得
四、计算题:本题包括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能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 某滑板爱好者在离地高的平台上滑行,水平离开A点后落在水平地面的B点,其水平位移。着地后以的速度沿水平地面运动(着地时存在能量损失),滑行后停止。已知人与滑板的总质量,空气阻力忽略不计,。求:
(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小;
(2)人与滑板离开平台时的水平初速度。
【答案】(1)80N;(2)5m/s
【解析】
【详解】(1)着地后在地面上滑动时,由动能定理
解得
f=80N
(2)人做平抛运动,则
s1=v0t
解得
v0=5m/s
14. 光刻机是半导体行业中重中之重的利器,我国上海微电子装备公司(SMEE)在这一领域的技术近年取得了突破性进展。电子束光刻技术原理简化如图所示,电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束,通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长L=0.02m,间距也为L,两极间有扫描电压,其轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点,该轴线也是束偏移器的一条对称轴。芯片到束偏移器下端的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小为,单个电子的初动能为Ek0=1.6×10-14J。不计电子重力及电子间的相互作用力,忽略其他因素的影响,电子到达芯片即被吸收。(e=1.6×10-19C)
(1)若扫描电压为零,电子束在束偏移器中做何种运动?电子束到达芯片时的落点位置?
(2)若扫描电压为多少时,电子束刚好打在束偏移器的下边界不能离开束偏移器?
(3)若某时刻扫描电压为15kV,则电子束到达芯片时的位置离O点的距离为多少?
【答案】(1)匀速直线运动,O;(2);(3)0.0015m
【解析】
【详解】(1)无偏转电压时,电子束做匀速直线运动,落点位置为O;
(2)电子在束偏移器中的加速度大小为
设电子的初速度大小为v0,则由题意可知
电子在束偏移器中运动的时间为
有题意可知电子在束偏移器中的偏移量为
解得
(3)电子从束偏移器中射出时,其速度方向的反向延长线一定过束偏移器的中心位置,设电子束到达芯片时的位置离O点的距离为Y,如图所示
根据几何关系有
联立解得
Y=0.0015m
15. 如图所示,竖直平面内有一半径、圆心角的光滑圆弧轨道PM,圆弧轨道最底端M处平滑连接一长的粗糙平台,质量的物块B紧靠在M点右侧,B的左侧粘有少量塑胶炸药(质量不计),N端有一小球C,用长为的轻绳悬吊,对N点刚好无压力。现质量为的物块A从轨道P端由静止沿轨道下滑,到达M点与B碰撞,瞬间共速并引燃炸药,爆炸后瞬间A、B速度方向均水平,A恰好能从P端滑出,B与C碰后总是交换速度,炸药爆炸前后A、B质量保持不变,A、B与C均可视为质点,,求:
(1)A与B碰撞前瞬间轨道对A支持力的大小;
(2)炸药爆炸过程中有多少能量转化成A、B的机械能;
(3)若B能与C碰撞且最终仍停在平台上,整个过程中绳子始终不松弛,B与平台间动摩擦因数的范围。
【答案】(1)40N;(2)29.4J;(3)
【解析】
【详解】(1)设物块A从P点运动到M点时速度为v0,由机械能守恒定律可得
解得
设A在M点所受的支持力为FN,则有
解得
(2)规定水平向右为正方向,物块A与B碰撞后瞬间的共同速度为v,由动量守恒定律得
解得
爆炸后瞬间物块A、B的速度分别为vA,vB,由动量守恒定律得
物块A恰好从P点滑出,由机械能守恒定律得
解得
,
由能量守恒定律可知,在爆炸过程中增加的机械能为
可得
(3)若物块B恰好能与C相撞,则有
解得
若物块B以速度与C相撞,由题意知B、C碰撞后速度交换,且小球C上升高度不能高于绳子上端,所以
解得
要满足B不能从左侧圆弧出去,有
解得:
所以B与平台间动摩擦因数的范围为
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勤建学校高三年级上学期第三次调研考试物理试卷
卷面总分:100 考试时长:75分钟
一、单项选择题:本大题包括7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。选对的得4分,选错的得0分。
1. 某款磁吸式车载手机支架如图所示。手机放在支架上被磁力吸住后,调节支架使手机与竖直方向成图示角度。安装该支架的汽车静止停放在车位。已知手机受到的磁力垂直于手机屏幕,且手机和支架保持相对静止,下列说法正确的是( )
A. 手机受到3个力的作用 B. 支架对手机的作用力竖直向上
C. 手机对支架的摩擦力沿斜面向上 D. 手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对平衡力
2. 如图是运动员参加10米台跳水比赛的图像,时运动员起跳离开跳台,将运动员视为质点,图中为直线,不计空气阻力,重力加速度为,则运动员( )
A. 在时间内的速度变化越来越快
B. 离开跳台后在时刻到达最大高度
C. 在时刻刚好进入水中
D. 离跳台最大高度为
3. 如图所示,水平金属杆光滑,在弹簧弹力作用下,小球在BC之间做简谐运动,当小球位于O点时,弹簧处于原长。在小球从C运动到O的过程中( )
A. 小球的动能不断减小 B. 小球所受回复力不断增大
C. 弹簧的弹性势能不断减小 D. 小球的加速度不断增大
4. 如图所示,两名排球队员练习排球,女队员先将排球沿轨迹1传给男队员,男队员再沿轨迹2将排球传回给女队员,两名队员的击球点高度相同,轨迹1、2均在同一竖直平面内,P、Q两点分别是轨迹1、2的最高点,忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 排球在P点的速度大小等于在Q点的速度大小
B. 排球沿轨迹1运动的时间大于沿轨迹2运动的时间
C. 排球沿轨迹2运动过程中重力做功大于排球沿轨迹1运动过程中的重力做功
D. 排球沿轨迹2运动过程中重力冲量大于排球沿轨迹1运动过程中的重力冲量
5. 时位于坐标原点的波源从平衡位置开始振动,形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速m/s,下图是振动刚好传到质点m时的波形,下列说法正确的是( )
A. 时波源的振动方向沿y轴负方向
B. 此时波源已经振动了0.75s
C. 若波源振动频率减小,该横波的波长将减小
D. 若波源振动频率增大,该横波传播的速度将增大
6. 蜜蜂飞行过程中身上会积累少量正电荷,当蜜蜂接近带负电的花蕊时,它们之间的电场线如图中实线所示,图中虚线为某一带电花粉颗粒从a到b的运动轨迹。不计带电花粉颗粒的重力和空气阻力,下列说法正确的是( )
A. a点电势高于b点电势
B. 花粉颗粒在a点所受电场力方向水平向左
C. 花粉颗粒在a点动能大于在b点的动能
D. 花粉颗粒在a点电势能大于在b点的电势能
7. 如图游乐园水上表演中,水面摩托艇上安装的水泵通过轻质软管喷水,将质量为的游客(包括踏板)顶起在空中保持静止(此时软管竖直且喷水口竖直向下),设软管与喷口的横截面积相同,喷水速率为,重力加速度为,则时间内喷水的质量为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本大题包括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。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 在星球P和星球Q的表面,以相同的初速度竖直上抛一小球,小球在空中运动时的速度时间图像分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体,星球P和星球Q的半径相等,忽略一切阻力,下列说法正确的是( )
A. 星球P和星球Q的质量之比为3:1
B. 星球P和星球Q的密度之比为1:1
C. 星球P和星球Q的近地卫星周期之比为
D. 星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为
9. 如图所示,圆心为O、半径为R的光滑半圆弧槽固定在水平地面上,一根轻橡皮筋一端连在可视为质点的小球上,另一端连在距离O点正上方R处的P点。小球放在与O点等高的槽口A点时,轻橡皮筋处于原长。现将小球从A点由静止释放,小球沿圆弧槽ABC运动,当运动到最低点B时对圆弧槽的压力恰好为零。已知小球的质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力。则小球从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球运动到B点时,橡皮筋的弹力大于
B. 橡皮筋弹力做功的瞬时功率逐渐变大
C. 小球重力做的功等于小球动能的增加量
D. 小球机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量
10. 如图甲,同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为,O为水平连线的中点,M、N在连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷,电荷量均为Q(),以O为原点、竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为零电势点,则上的电势随位置x的变化关系如图乙所示。一电荷量为Q()的小球以一定初动能从M点竖直下落,一段时间后经过N点,且在N点的加速度大小为2g。g为重力加速度,k为静电力常量,则( )
A. 小球在M点的加速度为零
B. 从O点到N点场强逐渐增大
C. 从M点到N点过程中,电场力对小球先做负功后做正功
D. 从O点到N点小球的动能增加了
三、实验题:本题包括2小题,每空2分,8空共16分。
11. 某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接小钢球,如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放,使小钢球在竖直平面内摆动,记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值。改变小钢球的初始释放位置,重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线,如图乙所示。
(1)由图乙可得直线斜率的绝对值为______(结果保留2位有效数字);
(2)若小钢球摆动过程中机械能守恒,则图像中直线斜率绝对值的理论值为______(结果保留2位有效数字);
(3)图乙中直线斜率的实际值与理论值不符的主要误差来源是______(单选)。
A. 小钢球摆动过程中有空气阻力
B. 小钢球初始释放位置不同
C. 小钢球摆动角度偏大
12. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤,请完成实验操作和计算。
(1)在“测量金属丝电阻率”实验中,某同学使用螺旋测微器测量金属丝直径,示数如图甲所示,读数为___________mm;
(2)图乙是“验证动量守恒定律”实验装置示意图。已知入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2,质量要求m1___________(填“大于”或“小于”)m2。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为x1、x2、x3,如图丙所示。在实验过程中,两小球的半径要___________(填“相等”或“不相等”),若两球碰撞中动量守恒,则测量数据满足的关系式为______________________(用题中所给物理量的符号表示),若测量数据满足式______________________(仅用x1、x2、x3表示),则说明碰撞为弹性碰撞。
四、计算题:本题包括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能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 某滑板爱好者在离地高的平台上滑行,水平离开A点后落在水平地面的B点,其水平位移。着地后以的速度沿水平地面运动(着地时存在能量损失),滑行后停止。已知人与滑板的总质量,空气阻力忽略不计,。求:
(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小;
(2)人与滑板离开平台时的水平初速度。
14. 光刻机是半导体行业中重中之重的利器,我国上海微电子装备公司(SMEE)在这一领域的技术近年取得了突破性进展。电子束光刻技术原理简化如图所示,电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束,通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长L=0.02m,间距也为L,两极间有扫描电压,其轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点,该轴线也是束偏移器的一条对称轴。芯片到束偏移器下端的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小为,单个电子的初动能为Ek0=1.6×10-14J。不计电子重力及电子间的相互作用力,忽略其他因素的影响,电子到达芯片即被吸收。(e=1.6×10-19C)
(1)若扫描电压为零,电子束在束偏移器中做何种运动?电子束到达芯片时的落点位置?
(2)若扫描电压为多少时,电子束刚好打在束偏移器的下边界不能离开束偏移器?
(3)若某时刻扫描电压为15kV,则电子束到达芯片时的位置离O点的距离为多少?
15. 如图所示,竖直平面内有一半径、圆心角的光滑圆弧轨道PM,圆弧轨道最底端M处平滑连接一长的粗糙平台,质量的物块B紧靠在M点右侧,B的左侧粘有少量塑胶炸药(质量不计),N端有一小球C,用长为的轻绳悬吊,对N点刚好无压力。现质量为的物块A从轨道P端由静止沿轨道下滑,到达M点与B碰撞,瞬间共速并引燃炸药,爆炸后瞬间A、B速度方向均水平,A恰好能从P端滑出,B与C碰后总是交换速度,炸药爆炸前后A、B质量保持不变,A、B与C均可视为质点,,求:
(1)A与B碰撞前瞬间轨道对A支持力的大小;
(2)炸药爆炸过程中有多少能量转化成A、B的机械能;
(3)若B能与C碰撞且最终仍停在平台上,整个过程中绳子始终不松弛,B与平台间动摩擦因数的范围。
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