内容正文:
西安市第八十五中学
2025-2026学年度第一学期高三年级期末物理试题
本试卷共100分,考试用时75分钟。
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的。
1. 用磁吸式充电宝给手机充电,将手机如图所示放置时,充电宝不会掉下,手机和充电宝均处于静止状态(磁吸力方向垂直于接触面),手机平面与水平面间的夹角为,则下列说法正确的是( )
A. 充电宝可能只受两个力
B. 充电宝可能只受三个力
C. 充电宝对手机一定有压力
D. 减小后静止,手机对充电宝的作用力变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.充电宝受到重力、弹力、磁吸力、摩擦力四个力,故AB错误;
C.如果没有压力,就没有摩擦力,充电宝不可能静止、因此一定有压力,故C正确;
D.手机对充电宝的作用力始终与手机的重力等大反向,故D错误。
故选C。
2. 将一质量为m的物体分别放在地球的南、北两极点时,该物体的重力均为mg0;将该物体放在地球赤道上时,该物体的重力为mg。假设地球可视为质量均匀分布的球体,半径为R,已知引力常量为G,则由以上信息可得出( )
A. g0小于g
B. 地球的质量为
C. 地球自转的角速度为ω=
D. 地球的平均密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.设地球的质量为M,物体在赤道处随地球自转做圆周运动的角速度等于地球自转的角速度,轨道半径等于地球半径,物体在赤道上受到的重力和物体随地球自转所需的向心力是万有引力的分力,有
物体在极地的重力等于万有引力,即
综合以上可知
故A错误;
B.在极地
解得
故B错误;
C.以上分析有
联立得
ω=
故C正确;
D.由密度
结合B选项分析得
故D错误。
故选C 。
3. 在2026亚洲杯u23足球联赛中,国足球员在点球大战中以4:2的成绩战胜乌兹别克队,挺进十强。假设运动员将足球放置在球门中央的正前方O点,两次射门,足球分别垂直打在水平横梁上的a点和竖直梁上的b点,不计空气阻力,则两次射门过程,足球从离开脚到打在横梁的过程中( )
A. 足球动量变化率相同 B. 足球初动能大小一定相等
C. 打在b点的重力的冲量较大 D. 打在b点的重力的平均功率较大
【答案】A
【解析】
【详解】A.动量变化率为
由于足球只受重力,所以动量变化率相同均为重力,故A正确;
B.设球门宽度为x1,足球到球门的距离为x2,根据逆向思维法可知,足球做平抛运动,当足球打到a点时,有,
当足球打到b点时,有,
由于
则,
足球初动能大小为,
由此可知,足球初动能大小不一定相等,故B错误;
C.足球重力的冲量为
由于,所以打在a点的重力的冲量较大,故C错误;
D.重力的平均功率为
由于,所以打在a点的重力的平均功率较大,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,真空中有一对平行金属板,两板加电压为U的直流电压。一带电粒子位于M板旁,仅在电场力的作用下由静止运动到N板。若增大板间的距离,该粒子仍由M板旁由静止运动,则( )
A. M板所带的电荷量增大 B. 粒子运动的加速度变大
C. 粒子运动的时间变长 D. 粒子运动到N板时的电势能变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电容器的决定式可知增大M、N两极板间的距离时,电容值C变小,由题可知电容器两极板间的电压始终为U, 根据可知电容值C减小,电压U不变,所以电容器的电荷量减小,A错误;
B.根据可知,当两极板间的距离增大时,两极板间的电场强度减小,由牛顿第二定律
可知粒子运动的加速度减小,B错误;
C.粒子在两极板间做匀加速直线运动,由运动学公式可知粒子从M板附近静止释放到N极板,位移变大,加速度减小,故所用时间变长,C正确;
D.粒子从M 板运动到N板,电场力做功为两极板电势差不变,可知电场力做功不变,粒子运动到N板时的电势能一样,D错误。
故选C。
5. 一列车沿直线向右匀加速运动的过程中,列车车厢顶部落下一个小物块,不计空气阻力,则物块相对车厢的轨迹a和相对地面的轨迹b均可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】物块从车厢顶部落下后,在水平方向上,由于不计空气阻力,它不受任何水平力作用。根据牛顿第一定律(惯性定律),物块将保持脱离车厢瞬间的水平速度做匀速直线运动。在竖直方向上,物块只受重力作用,做自由落体运动。因此,物块相对地面的运动是平抛运动,其轨迹是一条抛物线。
以车厢为参考系,在物块下落的过程中,车厢在水平方向上向右做匀加速直线运动,而物块在水平方向上做匀速直线运动。因此,物块在水平方向上相对于车厢向左做初速度为零的匀加速直线运动(加速度大小等于车厢的加速度,方向向左)。在竖直方向上,物块相对于车厢做自由落体运动。 物块相对于车厢的运动,可以看作是水平方向向左的匀加速直线运动和竖直方向向下的匀加速直线运动(自由落体)的合运动。由于这两个分运动都是从静止开始的,根据运动的合成,其合运动的轨迹是一条过起点的直线,方向指向左下方。
故选B。
6. 质量为m的汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P。t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶;到t2时刻,汽车又开始匀速直线运动,假设整个过程中汽车所受的阻力不变,下列选项中正确的是( )
A. 减小油门后汽车做匀减速直线运动
B. 该过程中汽车所受的阻力大小为
C. t2时刻汽车的速度是
D. 汽车在t1到t2这段时间内的位移大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据
减小油门后,汽车做加速度减小的减速直线运动,匀速时,有
故AB错误;
CD.t2时刻再次匀速,根据
解得
在t1到t2这段时间内由动能定理
解得
故C正确,D错误。
故选C。
7. 如图所示为发电站远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和,各互感器和电表均为理想状态,则下列说法正确的是( )
A. 电压互感器起升压作用,电流互感器起减小电流作用
B. 若电压表的示数为,电流表的示数为,则线路输送电功率为
C. 若保持发电机输出电压和用户数不变,仅将滑片Q上移,则输电线损耗功率增大
D. 若发电机输出电压一定,仅减少用户数,为维持用户电压不变,可将滑片P下移
【答案】D
【解析】
【详解】A.电压互感器起降压作用,电流互感器起减小电流作用,故A错误;
B.若电压表的示数为,电流表的示数为,则电压互感器原线圈两端电压为
电流互感器原线圈中的电流
则线路输送电功率为,故B错误;
C.若保持发电机输出电压和用户数不变,仅将滑片Q上移,则升压变压器副线圈的匝数减小,根据可知,升压变压器副线圈两端的电压减小,则降压变压器原线圈两端电压减小;根据可知,降压变压器副线圈两端电压减小,根据可知,减小;根据可知,减小,根据可知,输电线上损耗功率减小,故C错误;
D.仅减少用户数,即负载总电阻R增大,若降压变压器副线圈两端电压不变,根据可知,通过副线圈的电流减小;根据可知,降压变压器原线圈中的电流减小,根据可知,输电线上的电压损失减小;根据可知,降压变压器原线圈两端电压增大;根据可知,当增大时,增大可以使不变,所以要将降压变压器的滑片P下移,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. 空间存在一静电场,静电场中有一x轴,x轴上的电势φ随x的变化关系如图所示。将一质量为m、电荷量为q的负点电荷在x = x0处由静止释放。下列说法正确的有( )
A. 若仅受电场力作用,释放的一瞬间,点电荷的加速度大小为
B. 若仅受电场力作用,释放后点电荷一定先沿x轴正方向运动
C. 若将点电荷从x = x0处移到x = x1处,电场力对点电荷做功为
D. 若将点电荷从x = x0处移到x = x2处,点电荷的电势能增加了
【答案】CD
【解析】
【详解】AB.由于电场的方向不一定平行于x轴,因此电场强度不能确定,释放的一瞬间加速度大小不能确定,释放的一瞬间点电荷也不一定沿x轴正方向运动,故AB错误;
C.若将点电荷从x = x0处移到x = x1处,电场力做正功,做功大小为
故C正确;
D.负电荷在电势高处电势能小,因此将点电荷从x = x0处移到x = x2处,点电荷的电势能增加了,故D正确。
故选CD。
9. 如图(a),一滑块静置在水平面上,滑块的曲面是半径为R的四分之一圆弧,圆弧最低点切线沿水平方向。小球以水平向右的初速度从圆弧最低点冲上滑块,且小球能从圆弧最高点冲出滑块。小球与滑块水平方向的速度大小分别为、,作出某段时间内图像如图(b)所示,不计一切摩擦,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 滑块与小球在相互作用的过程中,水平方向动量守恒
B. 当滑块的速度为时,小球运动至最高点
C. 小球与滑块的质量比为1∶2
D. 小球的初速度大小可能为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小球滑块组成的系统水平方向不受外力,滑块与小球在相互作用的过程中,水平方向动量守恒,A正确。
C.设小球的质量为m,初速度为v,在水平方向上由动量守恒定律得
化简为
结合图(b)可得
即
C正确;
B.小球运动到最高点时,竖直方向速度为零,在水平方向上与滑块具有相同的速度,在水平方向上由动量守恒定律得
求得
B错误;
D.小球运动到最高点时,竖直方向速度为零,在水平方向上与滑块具有相同的速度,在水平方向上由动量守恒定律得
机械能守恒
其中,求得
小球的初速度大小不可能为
D错误。
故选AC。
10. 如图所示,空间存在匀强电场和匀强磁场的叠加场,电场沿纸面水平向右,电场强度大小为,磁场沿水平方向垂直纸面向里。一个质量为、电荷量为的带电小球在纸面内沿与水平方向成45°角斜向右上射入叠加场中,射入的初速度大小为,此后小球做直线运动,则下列说法正确的是( )
A. 小球可能带负电
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为
C. 某时刻将电场的方向迅速变为竖直向上,此后小球还能上升的最大高度为
D. 某时刻将电场的方向迅速变为竖直向下,此后小球还能上升的最大高度为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.若小球带负电,根据受力分析可知,小球受力不可能平衡,小球不可能做直线运动,因此小球带正电,故A错误;
B.小球做直线运动时一定做的是匀速直线运动,根据平衡条件可得
解得,故B正确;
C.某时刻将电场的方向迅速变为竖直向上,由于
可知电场力与重力平衡,此后小球做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力可得
解得
根据几何关系可知,此后小球还能上升的最大高度为,故C正确;
D.某时刻将电场的方向迅速变为竖直向下,变动后的一瞬间,将小球的速度进行分解,如图所示
由于
则此后小球的运动可以看成水平向右速度大小为的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动,因此小球还能再上升的最大高度为,故D正确。
故选BCD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学利用如图甲所示的装置做“探究系统机械能守恒”实验,其中光电门固定在足够长的竖直杆上,物块左侧面安装有宽度为d的轻质遮光片,重力加速度为g。
实验操作步骤如下:
①按图甲所示安装好实验器材;
②在沙桶中适当增减细沙,使物块在光电门下方某处恰好处于静止状态;
③用刻度尺测量遮光片与光电门之间的竖直距离x;
④在沙桶中再加入少量质量为m的细沙,使物块由静止开始向上运动;
⑤记录遮光片经过光电门的遮光时间;
⑥改变物块到光电门的距离,保持沙桶中细沙不变,重复操作③⑤,得到多组x、的数据。
(1)物块通过光电门时的速度v=________。
(2)若物块质量为M,系统机械能守恒,则必须满足________。
(3)利用步骤⑥中的实验数据,作出图像如图乙所示,则物块的质量M=________。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据光电门测速原理可知,物块通过光电门时的速度
【小问2详解】
根据机械能守恒定律有
结合上述解得
【小问3详解】
结合上述有
由图像有
解得
12. 某同学欲将一个刻度盘上有30格刻度、最左侧为零刻度、但无具体量值的灵敏电流计G改装成一个量程为0.6A的电流表。已知该电流计的满偏电流约为几十毫安,内阻约为几十欧。
(1)该同学首先利用如图甲所示的电路测量该电流计的满偏电流和内阻。调节滑动变阻器,读出两次电压表的示数、电阻箱的示数和电流计G指针转过的格数如下表所示:
电压表示数
电阻箱示数
电流计指针转过的格数
由此可得出该电流计的满偏电流为______mA,内阻______。
(2)该同学要将其改装成量程为0.6A的电流表,需并联一个阻值为______的定值电阻。
(3)该同学在实验室找到标称值为的定值电阻,将其与电流计G并联在一起,并在刻度盘上相应的位置标出对应的电流值后,将其接入图乙所示的电路中进行校准,其中A为改装表,为同量程标准电流表。该同学在校准时发现,当标准表的示数为0.4A时,改装表的示数为0.38A,说明定值电阻的标称值______(选填“偏大”或“偏小”),的实际阻值为______(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1) ①. 60 ②. 90
(2)10 (3) ①. 偏大 ②. 9.45
【解析】
【小问1详解】
[1][2]设电流计刻度盘上每格表示的电流大小为,则有
两式联立并代入数据可解得
其满偏电流
【小问2详解】
改装时电流表量程扩大的倍数为
由
可知需要并联的电阻阻值大小为
【小问3详解】
[1][2]当标准表的示数为0.4A时,改装表的示数为0.38A,说明电流计的指针偏转了19个格,由并联电路的特点可知
解得
说明该定值电阻的标称值偏大。
13. 如图所示,一列简谐横波沿x轴传播,实线为0时刻的波形图,虚线为时的波形图。以下各问均无须写出计算过程。
(1)若已知处的质点在内运动的路程为,求:
①波传播的方向及波速。
②处的质点从0时刻计时的位移与时间的关系;
(2)若波沿x轴正向传播,求波速大小。
【答案】(1)①向x轴负方向传播,②
(2),
【解析】
【小问1详解】
①根据图像可知振幅为
路程25cm相当于5A,可知O点此时正在向下振动,所以传播方向为向x轴负方向传播;
根据简谐振动的特点可知,
所以周期
图中可读取波长为
波速为
②根据简谐振动的特点可得到O点初始相位为,所以其振动方程为
【小问2详解】
若波沿x轴正向传播,根据图像可知1s内向前传播的路程为,
所以波速为,
14. 如图为某食品自动传送系统的示意图,该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽以及和滑槽平滑连接的平台组成,平台高为h。水平传送带在电机的带动下以速度匀速运动,把食品盒A、B(可视为质点)依次轻放在传送带最左端,与传送带速度相同后,从M点进入滑槽,A刚好滑到平台最右端N点停下,随后滑下的B与A发生弹性正碰,碰撞后A、B恰好分别落在桌面上圆盘直径的两端。已知A、B的质量分别为m和2m,圆盘的直径,A、B与传送带间的动摩擦因数分别为和,重力加速度为g,A、B在滑至N点之前不发生碰撞,忽略空气阻力和圆盘的厚度。求:
(1)传送带至少有多长;
(2)因传送食品盒A、B导致电机多消耗的电能;
(3)碰撞后瞬间食品盒A、B速度的大小。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
食品盒在传送带上加速,由牛顿第二定律A 的加速度
B 的加速度
传送带长度需满足两者均加速到 ,由可知
A 对应的长度
B 对应的长度
因此传送带至少长
【小问2详解】
电机消耗的电能等于传送带克服摩擦力做的功,设A在传送带上运动时间为,A在加速过程中的位移
由动能定理可得
在此过程中传送带的位移
传送带克服摩擦力做功
传送带因传送A而多消耗的能量
解得
同理,可得传送带因传送B而多消耗的能量
所以传送带传送食品盒A、B导致电机多消耗的电能
【小问3详解】
设B与A碰撞前速度为,碰撞过程中动量守恒
机械能守恒
碰撞后两物体均做平抛运动,平抛运动的时间为,
水平方向匀速运动,
由题意知
联立可得,
15. 如图所示,两根足够长的平行金属导轨MN、PQ,电阻忽略不计,固定在倾角的斜面上,间距为,整个空间分布着磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将两根金属棒a、b放置在导轨上,并将b用绝缘轻绳绕过定滑轮和物块c连接,滑轮左侧绳索与导轨平行,右侧绳索竖直。已知a、b棒的长度均为L,电阻均为,a、b的质量为,,c的质量为m(未知且大小可调)。金属棒a、b始终与导轨垂直且接触良好,金属棒a、b与导轨间动摩擦因数均为μ(大小可调),其他摩擦不计。初始时b、c间绳索恰好伸直,维持a、b、c静止,释放物块c后,a、b始终在导轨上运动且不会撞到滑轮,c始终在竖直方向运动不会撞到地面和滑轮。重力加速度g取。
(1)若,释放物块c后,a、b棒均保持静止,则c的最大质量为多大?若仅a棒能始终保持静止,则c的最大质量为多大?
(2)若,将c的质量调整为(1)间中的,初始时从绳子伸直将c竖直向上提,再由静止释放c,当绳子绷紧后b、c共速,求在之后的运动中b与导轨因摩擦所产生的热量Q;
(3)若且,同时释放a、b与c后:
①最终a、b将做什么性质运动?若最终a、b匀速运动,求二者匀速运动的速度大小;若最终a、b做变速运动,求最终二者的加速度大小;
②求初始到a棒的位移为过程中流过a棒的电荷量。
【答案】(1),
(2)0.2J (3)①ab将做加速度逐渐减小的加速运动,最终做匀速运动,a棒的最大速度为,b棒的最大速度为;②1.8C
【解析】
【小问1详解】
当时,有
可知a棒在不受到安培力的作用时能够恰好在斜轨道上静止。
若b棒也刚好能够静止,则有
解得
若仅a棒能够静止,在最大的重物的作用下b棒沿斜轨道向上运动,此时对a棒分析,有
解得此时回路中的最大电流大小为
此时b棒切割磁感线的最大电动势E和最大速度满足
b棒受力平衡,有
解得
【小问2详解】
c先做自由落体,有
当细绳绷紧后bc共速,有
解得
此时有
解得
根据第(1)问可知a棒会保持静止,对bc分析,设c下降高度,用时时速度为0,有
其中
且
可求得
所以摩擦生热为
【小问3详解】
①设某一时刻的电流为,当a沿斜面向下运动时,根据牛顿第二定律,有
解得
对bc分析,有
解得
对ab棒和导体组成的回路,格局闭合电流欧姆定律,有
由于两棒的初速度为0,则满足
代入数据可得
所以随着棒的运动速度增加,其加速度会减小,物体会做加速度逐渐减小的加速运动,直到加速度为0时以最大速度做匀速运动,最大速度为
b棒最终做匀速运动的速度大小为
②由以上分析可知,a、b棒的运动位移之比为
当a棒的位移为2m时,b向上运动1.6m,根据公式可知流过a棒的电荷量大小为
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2025-2026学年度第一学期高三年级期末物理试题
本试卷共100分,考试用时75分钟。
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的。
1. 用磁吸式充电宝给手机充电,将手机如图所示放置时,充电宝不会掉下,手机和充电宝均处于静止状态(磁吸力方向垂直于接触面),手机平面与水平面间的夹角为,则下列说法正确的是( )
A. 充电宝可能只受两个力
B. 充电宝可能只受三个力
C. 充电宝对手机一定有压力
D. 减小后静止,手机对充电宝的作用力变大
2. 将一质量为m的物体分别放在地球的南、北两极点时,该物体的重力均为mg0;将该物体放在地球赤道上时,该物体的重力为mg。假设地球可视为质量均匀分布的球体,半径为R,已知引力常量为G,则由以上信息可得出( )
A. g0小于g
B. 地球的质量为
C. 地球自转的角速度为ω=
D. 地球的平均密度为
3. 在2026亚洲杯u23足球联赛中,国足球员在点球大战中以4:2的成绩战胜乌兹别克队,挺进十强。假设运动员将足球放置在球门中央的正前方O点,两次射门,足球分别垂直打在水平横梁上的a点和竖直梁上的b点,不计空气阻力,则两次射门过程,足球从离开脚到打在横梁的过程中( )
A. 足球动量变化率相同 B. 足球初动能大小一定相等
C. 打在b点的重力的冲量较大 D. 打在b点的重力的平均功率较大
4. 如图所示,真空中有一对平行金属板,两板加电压为U的直流电压。一带电粒子位于M板旁,仅在电场力的作用下由静止运动到N板。若增大板间的距离,该粒子仍由M板旁由静止运动,则( )
A. M板所带的电荷量增大 B. 粒子运动的加速度变大
C. 粒子运动的时间变长 D. 粒子运动到N板时的电势能变大
5. 一列车沿直线向右匀加速运动的过程中,列车车厢顶部落下一个小物块,不计空气阻力,则物块相对车厢的轨迹a和相对地面的轨迹b均可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6. 质量为m的汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P。t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶;到t2时刻,汽车又开始匀速直线运动,假设整个过程中汽车所受的阻力不变,下列选项中正确的是( )
A. 减小油门后汽车做匀减速直线运动
B. 该过程中汽车所受的阻力大小为
C. t2时刻汽车的速度是
D. 汽车在t1到t2这段时间内的位移大小为
7. 如图所示为发电站远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和,各互感器和电表均为理想状态,则下列说法正确的是( )
A. 电压互感器起升压作用,电流互感器起减小电流作用
B. 若电压表的示数为,电流表的示数为,则线路输送电功率为
C. 若保持发电机输出电压和用户数不变,仅将滑片Q上移,则输电线损耗功率增大
D. 若发电机输出电压一定,仅减少用户数,为维持用户电压不变,可将滑片P下移
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. 空间存在一静电场,静电场中有一x轴,x轴上的电势φ随x的变化关系如图所示。将一质量为m、电荷量为q的负点电荷在x = x0处由静止释放。下列说法正确的有( )
A. 若仅受电场力作用,释放的一瞬间,点电荷的加速度大小为
B. 若仅受电场力作用,释放后点电荷一定先沿x轴正方向运动
C. 若将点电荷从x = x0处移到x = x1处,电场力对点电荷做功为
D. 若将点电荷从x = x0处移到x = x2处,点电荷的电势能增加了
9. 如图(a),一滑块静置在水平面上,滑块的曲面是半径为R的四分之一圆弧,圆弧最低点切线沿水平方向。小球以水平向右的初速度从圆弧最低点冲上滑块,且小球能从圆弧最高点冲出滑块。小球与滑块水平方向的速度大小分别为、,作出某段时间内图像如图(b)所示,不计一切摩擦,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 滑块与小球在相互作用的过程中,水平方向动量守恒
B. 当滑块的速度为时,小球运动至最高点
C. 小球与滑块的质量比为1∶2
D. 小球的初速度大小可能为
10. 如图所示,空间存在匀强电场和匀强磁场的叠加场,电场沿纸面水平向右,电场强度大小为,磁场沿水平方向垂直纸面向里。一个质量为、电荷量为的带电小球在纸面内沿与水平方向成45°角斜向右上射入叠加场中,射入的初速度大小为,此后小球做直线运动,则下列说法正确的是( )
A. 小球可能带负电
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为
C. 某时刻将电场的方向迅速变为竖直向上,此后小球还能上升的最大高度为
D. 某时刻将电场的方向迅速变为竖直向下,此后小球还能上升的最大高度为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学利用如图甲所示的装置做“探究系统机械能守恒”实验,其中光电门固定在足够长的竖直杆上,物块左侧面安装有宽度为d的轻质遮光片,重力加速度为g。
实验操作步骤如下:
①按图甲所示安装好实验器材;
②在沙桶中适当增减细沙,使物块在光电门下方某处恰好处于静止状态;
③用刻度尺测量遮光片与光电门之间的竖直距离x;
④在沙桶中再加入少量质量为m的细沙,使物块由静止开始向上运动;
⑤记录遮光片经过光电门的遮光时间;
⑥改变物块到光电门的距离,保持沙桶中细沙不变,重复操作③⑤,得到多组x、的数据。
(1)物块通过光电门时的速度v=________。
(2)若物块质量为M,系统机械能守恒,则必须满足________。
(3)利用步骤⑥中的实验数据,作出图像如图乙所示,则物块的质量M=________。
12. 某同学欲将一个刻度盘上有30格刻度、最左侧为零刻度、但无具体量值的灵敏电流计G改装成一个量程为0.6A的电流表。已知该电流计的满偏电流约为几十毫安,内阻约为几十欧。
(1)该同学首先利用如图甲所示的电路测量该电流计的满偏电流和内阻。调节滑动变阻器,读出两次电压表的示数、电阻箱的示数和电流计G指针转过的格数如下表所示:
电压表示数
电阻箱示数
电流计指针转过的格数
由此可得出该电流计的满偏电流为______mA,内阻______。
(2)该同学要将其改装成量程为0.6A的电流表,需并联一个阻值为______的定值电阻。
(3)该同学在实验室找到标称值为的定值电阻,将其与电流计G并联在一起,并在刻度盘上相应的位置标出对应的电流值后,将其接入图乙所示的电路中进行校准,其中A为改装表,为同量程标准电流表。该同学在校准时发现,当标准表的示数为0.4A时,改装表的示数为0.38A,说明定值电阻的标称值______(选填“偏大”或“偏小”),的实际阻值为______(结果保留3位有效数字)。
13. 如图所示,一列简谐横波沿x轴传播,实线为0时刻的波形图,虚线为时的波形图。以下各问均无须写出计算过程。
(1)若已知处的质点在内运动的路程为,求:
①波传播的方向及波速。
②处的质点从0时刻计时的位移与时间的关系;
(2)若波沿x轴正向传播,求波速大小。
14. 如图为某食品自动传送系统的示意图,该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽以及和滑槽平滑连接的平台组成,平台高为h。水平传送带在电机的带动下以速度匀速运动,把食品盒A、B(可视为质点)依次轻放在传送带最左端,与传送带速度相同后,从M点进入滑槽,A刚好滑到平台最右端N点停下,随后滑下的B与A发生弹性正碰,碰撞后A、B恰好分别落在桌面上圆盘直径的两端。已知A、B的质量分别为m和2m,圆盘的直径,A、B与传送带间的动摩擦因数分别为和,重力加速度为g,A、B在滑至N点之前不发生碰撞,忽略空气阻力和圆盘的厚度。求:
(1)传送带至少有多长;
(2)因传送食品盒A、B导致电机多消耗的电能;
(3)碰撞后瞬间食品盒A、B速度的大小。
15. 如图所示,两根足够长的平行金属导轨MN、PQ,电阻忽略不计,固定在倾角的斜面上,间距为,整个空间分布着磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将两根金属棒a、b放置在导轨上,并将b用绝缘轻绳绕过定滑轮和物块c连接,滑轮左侧绳索与导轨平行,右侧绳索竖直。已知a、b棒的长度均为L,电阻均为,a、b的质量为,,c的质量为m(未知且大小可调)。金属棒a、b始终与导轨垂直且接触良好,金属棒a、b与导轨间动摩擦因数均为μ(大小可调),其他摩擦不计。初始时b、c间绳索恰好伸直,维持a、b、c静止,释放物块c后,a、b始终在导轨上运动且不会撞到滑轮,c始终在竖直方向运动不会撞到地面和滑轮。重力加速度g取。
(1)若,释放物块c后,a、b棒均保持静止,则c的最大质量为多大?若仅a棒能始终保持静止,则c的最大质量为多大?
(2)若,将c的质量调整为(1)间中的,初始时从绳子伸直将c竖直向上提,再由静止释放c,当绳子绷紧后b、c共速,求在之后的运动中b与导轨因摩擦所产生的热量Q;
(3)若且,同时释放a、b与c后:
①最终a、b将做什么性质运动?若最终a、b匀速运动,求二者匀速运动的速度大小;若最终a、b做变速运动,求最终二者的加速度大小;
②求初始到a棒的位移为过程中流过a棒的电荷量。
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