内容正文:
府谷中学2025年秋高二年级期中质量调研检测卷
物理
注意事项:
1、本试卷共6页,满分100分,时间75分钟。
2、答卷前,考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。涂写在本试卷上无效。
4、作答非选择题时,将答案书写在答题卡上,书写在本试卷上无效。
5、考试结束后,监考员将答题卡按顺序收回,装袋整理;试题不回收。
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,只有一项符合题目要求。
1. 某校在推广大课间踢毽子活动,深受同学们喜爱。如图所示,在某次踢毽子的过程中,将竖直下落的毽子用脚踢回去,则在用脚“踢”前后瞬间,一定发生变化的是( )
A. 毽子的动能 B. 毽子的动量
C. 毽子所受的重力 D. 毽子的质量
2. 下列有关电流、电压和电阻的说法中正确的是( )
A. 金属导体中电流的微观解释式中的是自由电子定向移动的平均速率
B. 电压与电动势的单位相同,所以电压就是电动势
C. 电动势与外电路的组成有关
D. 导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
3. 库仑扭秤原理如图所示,其装置核心是一根弹性金属丝悬挂绝缘横杆,杆的一端是一个带电量为的金属小球A,另一端有一个不带电的球B,B与A所受的重力平衡,当另一带电小球靠近A球时,两小球间库仑力大小可通过金属丝扭转角度来显示。现把另一个带电量为的金属小球C靠近A,A、C两球相互排斥,最终A、C两球距离为。已知静电力常量为,忽略球的大小,则( )
A. C球带负电
B. A、C两球间库仑力大小为
C. 若,则A球对C球的库仑力大于C球对A球的库仑力
D. 若不带电的同样小球D与C接触后移开,保持A、C间距不变,库仑力大小变为
4. 我国女子短道速滑队曾多次在国际大赛上为祖国赢得荣誉。某次短道速滑接力赛中,在水平冰面上“交棒”的运动员乙用力猛推前方“接棒”的运动员甲,使运动员甲以速度向前冲出。已知甲、乙运动员的质量均为,交接前,甲的速度大小,乙的速度大小,不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A. 乙推甲的过程,乙对甲的冲量大小为
B. 乙推甲后瞬间乙的速度大小为
C. 乙推甲的过程,甲对乙的冲量大小为
D. 乙推甲的过程,甲的动量变化量比乙的大
5. 智能手环已成为人们生活中监测健康与运动状态的得力助手,其核心元件之一是平行板电容器,当用户剧烈运动时挤压手环,内部平行板电容器的极板间距会变小。若该电容器在被挤压前已完成充电,且与电源断开,则在挤压过程中,以下说法正确的是( )
A. 电容器极板所带电荷量变小
B. 电容器的电容C变小
C. 极板间的电场强度E变小
D. 极板间的电压U变小
6. 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于轴对称,、、、分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过点时动能为,各等势线的电势高低标注在图中,则( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 电子在经过等势线点时的动能为
C. 电子从到运动时,电势能逐渐减小
D. 电子从到运动时,电场力做负功
7. 如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中为选择开关,下列说法正确的是( )
A. 表笔为红表笔
B. 当接触点1时,多用电表处于测量电压的挡位
C. 若电压表的量程为,则的阻值为
D. 测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,则待测阻值为
二、多项选择题:本题共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. 如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中,和是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻,的表面边长为的两倍。现给、通以相同的电流,则与相比( )
A. 电阻率 B. 两端电压
C. 相同时间内通过的电荷量 D. 相同时间内产生的焦耳热
9. 某社区计划为路灯安装自动控制装置,其核心电路如图所示。电源电动势为,内阻为为保护电阻,光敏电阻(阻值随光照强度增大而减小)与电流表串联后与灯泡并联,为滑动变阻器,其中灯泡可视为定值电阻,其功率得达到一定值才能发光。将滑动变阻器的滑片置于某位置,闭合开关,灯泡不亮,当天色逐渐变暗时,灯泡逐渐变亮。两电流表视为理想电表,关于这个过程,下列说法正确的是( )
A. 电流表示数逐渐减小 B. 电流表A示数逐渐增大
C. 电源的总功率增大 D. 电源的效率增大
10. 如图所示,、、、是圆上的四点,为圆的直径,,,,一匀强电场的方向与圆所在平面平行,已知、、三点电势分别为、、,则下列说法正确的是( )
A. 点电势比点电势高
B. 电场强度大小为
C. 圆周上电势最低的电势为
D. 电子在点的电势能比在点的低
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 用图1所示的气垫导轨来验证动量守恒定律,在气垫导轨的一端装有位移传感器(图中未画出),、两物块(可视为质点)沿同一直线运动并发生正碰,若物块的质量为,物块的质量为,表格数据是、两物块碰撞前后在同一时刻与传感器的距离。
(时刻)
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
1.20
1.01
0.80
0.59
0.40
0.35
0.30
0
0.10
0.21
0.30
0.40
0.25
0
(1)根据表中数据可以判断出位移传感器固定在气垫导轨的_____(选填“左端”或“右端")。
(2)为了更方便判断、碰撞时是否满足动量守恒,于是画出了碰撞前后、两物块位置随时间变化的图像(如图2),、分别为两物块碰撞前的位置时间图线。
①取碰前物块的速度方向为正方向,则碰前物块的动量为_____,碰后物块的动量为_____(结果均保留2位有效数字)。
②由题中数据结合图像中提供的信息,可判断两滑块组成的系统在相互作用过程中动量_____(选填“守恒”或“不守恒”),判断的依据是_____。
12. 在测量电源电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差,某兴趣小组连接了如图所示的电路来测量电源电动势和内阻,其中。
(1)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到______位置(填“最左端”、“正中间”或“最右端”)
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U、I的值,断开开关
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U、I的值,断开开关
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的图像
(2)某次读取电表数据时,电表指针如图丁所示,此时电表示数为______V。
(3)图丙中的图线1是开关与______(填“1”或“2”)接通时相对应。
(4)根据图丙中的图线求得电源电动势______V,内阻______Ω。(结果均保留两位小数)
(5)该兴趣小组经讨论认为,利用图丙还可以计算出电流表和电压表的内阻,其中,电流表的内阻为______Ω。
13. 汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值时,安全气囊爆开。某次试验中,质量为的试验车以速度,正面撞击固定试验台,经时间碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开。忽略撞击过程中地面阻力的影响,重力加速度。
(1)求此过程中试验车受到试验台的冲量的大小及的大小;
(2)若试验车以速度撞击正前方另一质量、速度同向行驶的汽车,经时间两车以相同的速度一起滑行。试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开。
14. 如图所示,电动机的额定电压为,额定输入功率为,线圈的电阻,定值电阻,滑动变阻器的最大阻值。将单刀双掷开关拨到位置,闭合开关,调节滑动变阻器的阻值,当理想电压表的示数增大到时,电动机恰好正常工作;保持滑动变阻器阻值不变,将开关拨到位置,电压表的示数为。不计导线电阻,求:
(1)电动机正常工作时输出的机械功率;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)若开关拨到位置,调节滑片位置,当滑动变阻器消耗的功率最大时,求电路中的电流。
15. 计算机断层扫描(CT)仪是医院常用设备,其部分结构的示意图如图所示,图中两对平行金属极板、分别竖直、水平放置,靠近极板的电子从静止开始沿极板间的中线,经间电场加速后进入极板间,射出极板后,电子打在竖直放置的圆形靶台。已知极板间的电压为极板长为、间距为,靶台直径为,靶台的下端与的距离为,靶台与极板右端的水平距离也为,电子质量为,带电荷量为,不计电子受到的重力及空气阻力。
(1)求电子穿过极板小孔时的速度大小;
(2)若电子刚好打在靶台下端,求极板所加电压;
(3)若只改变极板间电压,已知,使打在靶台上的电子动能最小,求此动能的最小值(结果用表示)。
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府谷中学2025年秋高二年级期中质量调研检测卷
物理
注意事项:
1、本试卷共6页,满分100分,时间75分钟。
2、答卷前,考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。涂写在本试卷上无效。
4、作答非选择题时,将答案书写在答题卡上,书写在本试卷上无效。
5、考试结束后,监考员将答题卡按顺序收回,装袋整理;试题不回收。
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,只有一项符合题目要求。
1. 某校在推广大课间踢毽子活动,深受同学们喜爱。如图所示,在某次踢毽子的过程中,将竖直下落的毽子用脚踢回去,则在用脚“踢”前后瞬间,一定发生变化的是( )
A. 毽子的动能 B. 毽子的动量
C. 毽子所受的重力 D. 毽子的质量
【答案】B
【解析】
【详解】A.若用脚“踢”前后瞬间,毽子的速度大小相等,根据可知,毽子的动能不变,故A错误;
B.用脚“踢”前后瞬间,毽子的速度方向一定改变,动量p是矢量,根据可知,动量一定改变,故B正确;
CD.毽子的质量由本身属性决定,踢的瞬间不变,毽子质量不变,重力不变,故CD错误。
故选B。
2. 下列有关电流、电压和电阻的说法中正确的是( )
A. 金属导体中电流的微观解释式中的是自由电子定向移动的平均速率
B. 电压与电动势的单位相同,所以电压就是电动势
C. 电动势与外电路的组成有关
D. 导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
【答案】A
【解析】
【详解】A.电流微观表达式中,为单位体积内的自由电荷数,为单个自由电荷的电荷量,为导体横截面积,为自由电荷定向移动的平均速率,金属导体中的自由电荷为自由电子,故A正确;
B.电压与电动势单位均为伏特,但二者物理意义完全不同:电压表征电场力做功、将电能转化为其他形式能的能力,电动势表征电源将其他形式能转化为电能的本领,二者本质不同,故B错误;
C.电动势是电源的固有属性,仅由电源自身的材料、结构决定,和外电路的组成无关,故C错误;
D.是电阻的定义式,导体电阻由自身的材料电阻率、长度、横截面积以及温度决定,和导体两端电压、通过导体的电流无关,故D错误。
故选A。
3. 库仑扭秤原理如图所示,其装置核心是一根弹性金属丝悬挂绝缘横杆,杆的一端是一个带电量为的金属小球A,另一端有一个不带电的球B,B与A所受的重力平衡,当另一带电小球靠近A球时,两小球间库仑力大小可通过金属丝扭转角度来显示。现把另一个带电量为的金属小球C靠近A,A、C两球相互排斥,最终A、C两球距离为。已知静电力常量为,忽略球的大小,则( )
A. C球带负电
B. A、C两球间库仑力大小为
C. 若,则A球对C球的库仑力大于C球对A球的库仑力
D. 若不带电的同样小球D与C接触后移开,保持A、C间距不变,库仑力大小变为
【答案】D
【解析】
【详解】A.已知带,、相互排斥,根据同种电荷相互排斥,可知一定带正电,故A错误;
B.根据库仑定律,真空中点电荷间的库仑力为,故B错误;
C.对的库仑力和对的库仑力是一对作用力与反作用力,根据牛顿第三定律,二者大小始终相等,与带电量大小无关,故C错误;
D.相同的不带电小球与接触后,的电荷被平分,最终带电量变为
保持、间距不变,新的库仑力为,故D正确。
故选D。
4. 我国女子短道速滑队曾多次在国际大赛上为祖国赢得荣誉。某次短道速滑接力赛中,在水平冰面上“交棒”的运动员乙用力猛推前方“接棒”的运动员甲,使运动员甲以速度向前冲出。已知甲、乙运动员的质量均为,交接前,甲的速度大小,乙的速度大小,不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A. 乙推甲的过程,乙对甲的冲量大小为
B. 乙推甲后瞬间乙的速度大小为
C. 乙推甲的过程,甲对乙的冲量大小为
D. 乙推甲的过程,甲的动量变化量比乙的大
【答案】A
【解析】
【详解】A. 对甲,根据动量定理可得乙对甲的冲量大小为,故A正确;
B.交接前,甲的速度大小,乙的速度大小,根据动量守恒有
可得
可得乙推甲后瞬间乙的速度大小为,故B错误;
C.对乙,根据动量定理可得甲对乙的冲量大小为,故C错误;
D.乙推甲的过程,二者动量变化量大小相等,方向相反,故D错误。
故选A。
5. 智能手环已成为人们生活中监测健康与运动状态的得力助手,其核心元件之一是平行板电容器,当用户剧烈运动时挤压手环,内部平行板电容器的极板间距会变小。若该电容器在被挤压前已完成充电,且与电源断开,则在挤压过程中,以下说法正确的是( )
A. 电容器极板所带电荷量变小
B. 电容器的电容C变小
C. 极板间的电场强度E变小
D. 极板间的电压U变小
【答案】D
【解析】
【详解】A.当电容器与电源断开后,电荷量Q保持不变,故A错误;
B.电容公式为,当d减小时,C增大,故B错误;
D.电压,Q保持不变,C增大时,U减小,故D正确;
C.根据、、联立可得,电场强度
因Q和S不变,E不变,故C错误。
故选D。
6. 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于轴对称,、、、分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过点时动能为,各等势线的电势高低标注在图中,则( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 电子在经过等势线点时的动能为
C. 电子从到运动时,电势能逐渐减小
D. 电子从到运动时,电场力做负功
【答案】B
【解析】
【详解】A.电场强度是矢量,不仅有大小还有方向,电场线垂直等势线、由高电势指向低电势,显然a、d两点电场强度方向不同,则电场强度不同,故A错误;
B.由图可知,点电势,点电势
电场力做功
根据动能定理可得
已知点动能,则,故B正确;
C.电子从到,电势从逐渐降低到,电子带负电,电势能
降低时,增大,因此电势能逐渐增大,故C错误;
D.电子从到,电势从升高到,电场力做功,电场力做正功,故D错误。
故选B。
7. 如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中为选择开关,下列说法正确的是( )
A. 表笔为红表笔
B. 当接触点1时,多用电表处于测量电压的挡位
C. 若电压表的量程为,则的阻值为
D. 测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,则待测阻值为
【答案】D
【解析】
【详解】A.多用电表内部电源的负极接红表笔,可知表笔为红表笔,故A错误;
B.当接触点1时,电流表和并联,多用电表处于测量电流的挡位,故B错误;
C.若电压表的量程为,有
解得,故C错误;
D.电流表的满偏电流为,内阻,改装电流表的量程为
测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,待测阻值为中值电阻,故D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共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. 如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中,和是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻,的表面边长为的两倍。现给、通以相同的电流,则与相比( )
A. 电阻率 B. 两端电压
C. 相同时间内通过的电荷量 D. 相同时间内产生的焦耳热
【答案】BC
【解析】
【详解】A.和材料相同,可知电阻率,故A错误;
B.、通以相同的电流,根据电阻定律有
可知两电阻阻值相同,根据可得两端电压,故B正确;
C.根据可得相同时间内通过的电荷量,故C正确;
D.根据可得相同时间内产生的焦耳热,故D错误。
故选BC。
9. 某社区计划为路灯安装自动控制装置,其核心电路如图所示。电源电动势为,内阻为为保护电阻,光敏电阻(阻值随光照强度增大而减小)与电流表串联后与灯泡并联,为滑动变阻器,其中灯泡可视为定值电阻,其功率得达到一定值才能发光。将滑动变阻器的滑片置于某位置,闭合开关,灯泡不亮,当天色逐渐变暗时,灯泡逐渐变亮。两电流表视为理想电表,关于这个过程,下列说法正确的是( )
A. 电流表示数逐渐减小 B. 电流表A示数逐渐增大
C. 电源的总功率增大 D. 电源的效率增大
【答案】AD
【解析】
【详解】B.天色变暗,光照强度减弱,已知光敏电阻阻值随光照增大而减小,因此光敏电阻的阻值逐渐增大。增大→并联部分总电阻增大→电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律
可得干路总电流减小,因此电流表的示数减小,故B错误;
C.电源总功率
不变、减小,因此减小,故C错误;
A.并联部分电压,为滑动变阻器右边接入电路部分电阻保持不变。减小,因此增大;灯泡为定值电阻,灯泡电流,增大则增大(符合题目“灯泡逐渐变亮”的描述);
流过滑动变阻器左部分电流,为滑动变阻器左边接入电路部分电阻也保持不变,增大则增大;
干路电流,减小、增大、增大,因此的示数一定减小,故A正确;
D.电源效率
减小,因此增大,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,、、、是圆上的四点,为圆的直径,,,,一匀强电场的方向与圆所在平面平行,已知、、三点电势分别为、、,则下列说法正确的是( )
A. 点电势比点电势高
B. 电场强度大小为
C. 圆周上电势最低的电势为
D. 电子在点的电势能比在点的低
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.分别连接ad、cb,如图所示
由圆的性质可知,
根据几何关系可得,
设ad与ac的夹角为,则有
解得
设场强E与ad夹角为,与ab夹角为,对a、d两点有
对a、b两点有
解得
再结合几何关系
由三角函数可得
联立可得,
由此可得电场沿ac方向,场强大小
由于电场沿ac方向,沿电场方向电势降低,因此点电势比点电势低。故A错误,B正确;
C.在匀强电场中,电势沿电场线方向逐渐降低,沿电场线方向与圆心连线的延长线和圆周的交点为电势最低点,即c点电势最低。c点的电势。故C错误;
D.电子在点的电势能
电子在点的电势能
、两点电势能差值
电子在点的电势能比在点的低。故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 用图1所示的气垫导轨来验证动量守恒定律,在气垫导轨的一端装有位移传感器(图中未画出),、两物块(可视为质点)沿同一直线运动并发生正碰,若物块的质量为,物块的质量为,表格数据是、两物块碰撞前后在同一时刻与传感器的距离。
(时刻)
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
1.20
1.01
0.80
0.59
0.40
0.35
0.30
0
0.10
0.21
0.30
0.40
0.25
0
(1)根据表中数据可以判断出位移传感器固定在气垫导轨的_____(选填“左端”或“右端")。
(2)为了更方便判断、碰撞时是否满足动量守恒,于是画出了碰撞前后、两物块位置随时间变化的图像(如图2),、分别为两物块碰撞前的位置时间图线。
①取碰前物块的速度方向为正方向,则碰前物块的动量为_____,碰后物块的动量为_____(结果均保留2位有效数字)。
②由题中数据结合图像中提供的信息,可判断两滑块组成的系统在相互作用过程中动量_____(选填“守恒”或“不守恒”),判断的依据是_____。
【答案】(1)右端 (2) ①. ②. ③. 守恒 ④. 误差范围内,碰撞前后系统总动量相等。
【解析】
【小问1详解】
根据表中数据可以判断出位移传感器在开始时距离B较近,则固定在右端。
【小问2详解】
[1]根据x−t图像可知,碰撞前B物块的速度为
B物块碰前动量为
[2]碰撞后A、B速度与碰前A的速度方向相同,向右。所以碰后B的速度反向且速度比A碰后速度更大,因而B物块的速度为
则B物块碰后动量为
[3][4]守恒。碰撞前A物块的速度为
碰撞后A物块的速度为
碰撞前系统动量
碰撞后系统动量
在误差范围内动量守恒。
12. 在测量电源电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差,某兴趣小组连接了如图所示的电路来测量电源电动势和内阻,其中。
(1)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到______位置(填“最左端”、“正中间”或“最右端”)
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U、I的值,断开开关
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U、I的值,断开开关
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的图像
(2)某次读取电表数据时,电表指针如图丁所示,此时电表示数为______V。
(3)图丙中的图线1是开关与______(填“1”或“2”)接通时相对应。
(4)根据图丙中的图线求得电源电动势______V,内阻______Ω。(结果均保留两位小数)
(5)该兴趣小组经讨论认为,利用图丙还可以计算出电流表和电压表的内阻,其中,电流表的内阻为______Ω。
【答案】(1)最左端 (2)1.30
(3)1 (4) ①. 1.80 ②. 2.50
(5)0.5
【解析】
【小问1详解】
为了保护电路,滑动变阻器应以最大电阻接入电路,故滑到最左端。
【小问2详解】
由图丙可知,电压表的量程为3V,其分度值为0.1V,需要估读到分度值的下一位,电压表读数U=1.30V。
【小问3详解】
当单刀双掷开关接1时,电动势的测量值(图线与纵轴交点)准确,内阻的测量值(图像的斜率)偏大;当单刀双掷开关接2时,电动势测量值偏小,内阻测量值偏小。比较图丙中两条图线,图线Ⅰ对应与开关与1接通,图线Ⅱ对应与开关与2接通。
提示:可以利用等效电源方法,当单刀双掷开关接1时,将电源、电阻R0视为“新电源1”,电源、电阻R0和电流表视为“新电源2”,当单刀双掷开关接2时,电源、电阻R0和电压表视为“新电源2”。
【小问4详解】
[1][2]当单刀双掷开关接1时,电流表示数为零时,电压表测量准确;当单刀双掷开关接2,电压表示数为零时,电流表测量准确。由图丙可得,。
【小问5详解】
建立等效电源模型如图所示,图线Ⅰ的斜率为5.00Ω,图线Ⅰ的斜率k1=r+rA+R0,解得RA =k1-r-R0=0.50Ω。
13. 汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值时,安全气囊爆开。某次试验中,质量为的试验车以速度,正面撞击固定试验台,经时间碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开。忽略撞击过程中地面阻力的影响,重力加速度。
(1)求此过程中试验车受到试验台的冲量的大小及的大小;
(2)若试验车以速度撞击正前方另一质量、速度同向行驶的汽车,经时间两车以相同的速度一起滑行。试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开。
【答案】(1),
(2)不会爆开,由于,故试验车的安全气囊不会爆开
【解析】
【小问1详解】
根据题意,设速度的方向为正方向,由动量定理得
解得
由冲量定义有,解得
【小问2详解】
设试验车和汽车碰撞后获得共同速度,由动量守恒定律有
解得
对试验车,由动量定理有
解得
由于,故试验车的安全气囊不会爆开。
14. 如图所示,电动机的额定电压为,额定输入功率为,线圈的电阻,定值电阻,滑动变阻器的最大阻值。将单刀双掷开关拨到位置,闭合开关,调节滑动变阻器的阻值,当理想电压表的示数增大到时,电动机恰好正常工作;保持滑动变阻器阻值不变,将开关拨到位置,电压表的示数为。不计导线电阻,求:
(1)电动机正常工作时输出的机械功率;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)若开关拨到位置,调节滑片位置,当滑动变阻器消耗的功率最大时,求电路中的电流。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
电动机正常工作时的电流
则电动机正常工作时输出的机械功率
代入数据解得
【小问2详解】
当开关拨到位置,则有,解得
根据闭合电路的欧姆定律有
当开关拨到位置,则有
联立解得,
【小问3详解】
当开关拨到位置时,可将除滑动变阻器外的电路视为等效电源,该等效电源的等效内电阻,
即当时,滑动变阻器消耗的功率最大。
此时电路中的电流
【点睛】
15. 计算机断层扫描(CT)仪是医院常用设备,其部分结构的示意图如图所示,图中两对平行金属极板、分别竖直、水平放置,靠近极板的电子从静止开始沿极板间的中线,经间电场加速后进入极板间,射出极板后,电子打在竖直放置的圆形靶台。已知极板间的电压为极板长为、间距为,靶台直径为,靶台的下端与的距离为,靶台与极板右端的水平距离也为,电子质量为,带电荷量为,不计电子受到的重力及空气阻力。
(1)求电子穿过极板小孔时的速度大小;
(2)若电子刚好打在靶台下端,求极板所加电压;
(3)若只改变极板间电压,已知,使打在靶台上的电子动能最小,求此动能的最小值(结果用表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电子在极板间被加速,则
解得电子穿过极板小孔时的速度大小
【小问2详解】
若电子刚好打在靶台下端,则射出极板时速度的偏向角满足
电子在EF间做类平抛运动,有,
联立解得
【小问3详解】
要使打在靶台上的电子动能最小,则电子在偏转电场中偏转距离最小,则电子打在靶台上端时电子的动能最小。连接靶台上端与两板中心的连线方向为电子出射的方向,如图所示。
由几何关系可知偏转距离
解得
电子在EF间做类平抛运动,有,
解得
则电子打到靶台上的最小动能
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