内容正文:
乐平三中2025-2026学年度上学期期末考试高三物理试卷
满分:100分考试时间:75分钟
一、选择题(总分46分,其中1-7为单选题,8-10为多选题)
1. 密立根通过实验研究了钠的遏止电压与入射光频率之间的关系,其结果验证了光子说的正确性,实验结果如图1.玻尔最早推导出氢原子能级公式,图2为氢原子的能级图。已知电子的电量,根据图中信息,可知( )
A. 钠的极限频率为
B. 图1直线的斜率为普朗克常量
C. 位于能级4的单个氢原子最多能发射出6种频率的光
D. 氢原子从能级4跃迁到能级2时放出的光子能使钠发生光电效应
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据光电效应方程
当时的入射光频率为极限频率,由图可知钠的极限频率为,故A错误;
B.根据光电效应方程
变式得
由上式可知斜率
可得图1直线的斜率不是普朗克常量,故B错误;
C.单个氢原子从第n能级最多能发射出n-1种频率的光,因此位于能级4的单个氢原子最多能发射出3种频率的光,故C错误;
D.由图2知氢原子从能级4跃迁到能级2时放出的光子能量为
图像的斜率为
由光电效应方程可知,钠的逸出功为
,故放出的光子能使钠发生光电效应,故D正确。
故选D。
2. 河南省科技馆内,法拉第笼罩住一群体验者。当强烈的闪电击中法拉第笼时,笼内的人却安然无恙。下列说法正确的是( )
A. 笼子内任意点的电势都为零
B. 笼子内任意两点的电势差都为零
C. 笼子上的感应电荷在笼内任意点激发的电场强度都为零
D. 笼子上的感应电荷在笼外任意点激发的电场强度都为零
【答案】B
【解析】
【详解】AB.因达到静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零,所以笼内部任意两点间的电势差为零,电势与零势面选取有关,笼子内任意点的电势不一定为零,故A错误,B正确;
CD.达到静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零,即感应电荷的附加电场与引起感应的电荷的外电场在导体内部的合场强为零,所以笼子上感应电荷在笼内产生的电场强度不为零,但是在笼外任意点激发的电场强度不为零,故CD错误。
故选B。
3. 2025年8月,我国揽月月面着陆器着陆起飞综合验证试验取得圆满成功。如图,为了在地球上模拟月球重力环境,试验时把着陆器悬挂在重力补偿系统下方,为其提供合适的拉力。已知地球质量是月球的倍、半径是月球的倍,着陆器质量为,地球表面的重力加速度为,则重力补偿系统对着陆器提供的拉力大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据
得
月球表面的重力加速度
重力补偿系统对着陆器提供的拉力大小为
解得
故选A。
4. 如图所示,一内阻不计的交流发电机向某电路供电,发电机线圈以角速度匀速转动,理想变压器的原、副线圈的匝数比为。灯泡、额定电压均为50V,额定功率分别为25W、50W,两灯泡均正常发光。下列说法正确的是( )
A. 理想变压器的输入功率为50W
B. 发电机产生的感应电动势的最大值为100V
C. 从图示位置起,经过时,穿过线圈的磁通量最大且变化率为零
D. 若将原线圈匝数增大为原来的3倍,则副线圈两端交流电的频率变为
【答案】C
【解析】
【详解】A.理想变压器的输出功率为
故理想变压器的输入功率为75W,A错误;
B.理想变压器的输出电压为
由,可得
故发电机产生的感应电动势的最大值为,B错误;
C.线圈的转动周期为
故经过时,线圈转动半个周期,处于中性面位置,此时穿过线圈的磁通量最大且变化率为零,C正确;
D.由,可知交流电的频率与线圈匝数无关,变压器不改变频率,故若将原线圈匝数增大为原来的3倍,则副线圈两端交流电的频率仍为,D错误。
故选C。
5. 一水平放置的光滑长半圆槽内有两根通以反向电流的水平长直平行导体棒,导体棒1固定于最低点处,可自由移动的导体棒2恰好处于静止状态(正视图如图所示)。已知导体棒1在导体棒2处产生的磁感应强度大小满足关系式(为常数,为两导体棒间距离,为导体棒1中电流强度),若缓慢增大导体棒2中电流强度,则将( )
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】对导体棒2受力分析,如图所示
根据三角形相似可得
可得
有,
可得
可得
缓慢增大导体棒2中电流强度,两导体棒间距离增大,可得将变大。
故选A。
6. 某部队在水平地面上训练时,火炮发射的炮弹轨迹如图所示。火炮先以发射第一枚炮弹,一段时间后,再以发射第二枚炮弹,最终二者同时击中同一目标。已知与水平方向夹角分别为,不计炮身高度和空气阻力,则( )
A. 一定小于 B. 可能等于
C. 一定小于 D. 可能等于
【答案】D
【解析】
【详解】AB.据斜抛运动规律,设θ是发射角,v是初速度,g是重力加速度。
则炮弹的射程公式为
飞行时间公式为
两炮弹的初速度分别为、发射方向和水平方向夹角分别为,由于两炮弹击中同一目标,射程相同,有
两炮弹先后发射但同时击中,第一枚炮弹飞行时间更长,即
故,A错误,B错误;
CD.当两炮弹发射角互余,且时,
解得,C错误,D正确。
故选D。
7. 如图所示,有两个同心共面的金属环放置于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向下,两圆环的半径分别为和,金属杆在两圆环之间的电阻为,以角速度沿顺时针方向绕O点匀速旋转。用导线把两个环与电源和一保险丝电阻相连接。电源电动势,内阻为,保险丝电阻,熔断电流为1A,则( )
A. 电路中的电流方向一定从上至下流经R
B. 当时,金属杆两端的电压为2V
C. 若金属杆反向转动,只要足够小,保险丝就不会被熔断
D. 当时,保险丝不会被熔断
【答案】B
【解析】
【详解】A.由右手定则可知,金属杆绕O点顺时针转动时,产生的电动势方向由小圆环指向大圆环,金属杆匀速转动产生的电动势大小为
当时,电流从上至下流经R,当时,电流从下至上流经R,故A错误;
B.当时,根据金属杆匀速转动产生的电动势大小为
解得,电流为0,此时金属杆两端的电压大小为2V,故B正确;
C.若金属杆反向转动,,保险丝一定会被熔断,故C错误;
D.当时,解得,故D错误。
故选B。
8. 雷达技术中国已是断代式领先,其中最先进的某相控阵雷达原理如图:在直角坐标系中的各坐标点(为正整数)都为一个雷达波发射单元,可向空间发射波长的以波源为圆心的同种圆形雷达波。若要利用波的叠加原理向方向集中雷达波能量,只需使各雷达波在垂直该方向的直线上的相位相同即可;此时相邻两发射单元相位差大小为。则( )
A.
B.
C. 若从开始减小,则增大
D. 若从开始减小,则减小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.由图可知,从相邻两个波源传到直线AB上的波的路程差为
可知要使各雷达波在垂直该方向的直线上的相位相同,则相邻两发射单元相位差大小为,A错误,B正确;
CD.若从开始减小,则根据可知∆x变大,则变大,C正确,D正确。
故选BC。
9. 直角三棱镜能通过折射改变激光束宽度,原理如图所示,三角形为直角三棱镜的横截面,宽度为的光束从上以入射角进入三棱镜,之后垂直边射出,激光束宽度变为。已知棱镜对光的折射率为。则( )
A.
B.
C. 同时从光源出发,上方光束可能比下方光束先传播到边
D. 同时从光源出发,上下两束光同时传播到边
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.根据折射定律,光束从空气射入三棱镜AC界面时,入射角α与折射角θ满足nsinθ=sinα
设光束在AC界面的分布长度为l,由几何关系可得入射光束宽度d1=lcosα,折射光束宽度d2=lcosθ,联立消去l得到d1cosθ=d2cosα,故AB正确;
CD.如图,过两束光在AC面上的入射点MN分别做光线的垂线MD和NC,则要比较两束光线传到AB面上的时间,只需比较上面的光束在CM段的时间和下面光束在ND段的时间即可,而上面的光束在CM段的时间
下面光束在ND段的时间
即上下两束光同时到达,故C错误,D正确。
故选ABD。
10. 如图所示,将一轻质弹簧左端固定在墙上,右端连接质量为的小球静置于光滑水平面上。以弹簧原长时小球的位置为坐标原点,水平向右为正方向建立坐标轴,给小球一向右的初速度,小球沿轴做往复运动,作出小球运动过程中动量随位置坐标变化的图像。小球的运动状态可用图像上各点的坐标表示,其中A状态的坐标为,B状态的坐标为,C、D状态的横坐标均为。已知弹簧的弹性势能,为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量。下列说法正确的是( )
A. 小球运动过程中的最大动能为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 小球从C状态经B状态到D状态所经历的时间是其运动周期的四分之一
D. 小球在C状态的动量大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.小球运动到平衡位置(即A状态)动能最大,由,
可得小球运动过程中的最大动能为,故A正确;
B.小球由B到A的过程,根据能量守恒得
解得,故B错误;
C.由题意可知,振幅
故小球的振动方程为
小球由A到C的过程有
解得
又因为
故
所以小球从C状态经B状态到D状态所经历的时间为
是其运动周期的三分之一,故C错误;
D.小球由B到C的过程,根据能量守恒有
又
联立可得,故D正确。
故选AD。
二、实验题(总分16分,每空2分)
11. 某实验小组设计了如下实验测量自来水的电阻率。实验器材有:绝缘性能良好的塑料圆柱形容器、金属探针、金属圆片、游标卡尺、电源、电压表、电流表等。
(1)先用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径,结果如图甲所示,该读数_____。
(2)将采集的水样装入容器内。容器顶部等间距插有金属探针,两端用金属圆片密封(探针和圆片电阻均可忽略不计)。按图乙连接电路,将电压表与任意两探针相连,连接的两探针间距离记为。
(3)闭合开关,调节电阻箱阻值,使得电流表示数,读出电压表示数,断开开关。
(4)改变,重复步骤(3),测得多组数据,作出图像如图丙中①所示,得到直线的斜率为,则水样电阻率的表达式_____(用,,,表示),根据图像计算得出该水样的电阻率为_____(取3.14,结果保留两位有效数字)。
(5)给水样升温后,重复测量,作出图像如图丙中②所示,实验结果表明,温度越高,水样的电阻率越_____(填“大”或“小”)。
【答案】 ①. 20.0 ②. ③. 37或38 ④. 小
【解析】
【详解】[1]刻度尺的读数包含两部分,为
[2]由欧姆定律可得
由电阻定律可得
联立可得
可知图像的斜率为
可得水样电阻率的表达式为
[3]取点(0.01m,0.37V)代入
解得
[4]升温后,水中离子热运动加剧,导电能力增强,电阻率减小,从图丙中直线②相对于直线①的变化可知L相同,电压 U减小,由此可知电阻率 变小。
12. 某学习小组用如图甲所示的装置探究机械能守恒定律。手托住用轻绳跨过定滑轮连接的A、B两物块,某时刻静止释放。已知A的质量,B的质量为(未知,且)。用周期的频闪照相机拍摄B物块,获得的照片如图乙所示。取重力加速度。
(1)根据图乙信息可判断B物块在拍摄第一张频闪照片时处于____状态(选填“静止”或“运动”);
(2)根据图乙信息可求得B物块的加速度___(结果保留3位有效数字);
(3)该小组同学选取一张清晰的频闪照片,取多个不同的点,算出各点速度,测量各点到起始点的距离,作出如图丙所示的图,图像斜率为。不计空气阻力及各处摩擦,则重力加速度的表达式为______(用、、表示)。由于固定滑轮与轻绳间摩擦力的影响,测量出来的重力加速度与当地重力加速度比较结果______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)静止 (2)2.40
(3) ①. ②. 偏小
【解析】
【小问1详解】
物块B做匀加速直线运动,根据图乙可知,拍第二张频闪照片后相邻相等时间间隔内的位移差在误差允许范围内均为2.40cm,表明拍第二张频闪照片后的运动满足匀加速直线运动的要求,根据图乙有
该值与2.40cm相隔太多,表明拍第一张频闪照片与拍第二张频闪照片过程中,B实际运动时间小于0.1s,可知,B物块在拍摄第一张频闪照片时处于静止状态。
【小问2详解】
舍去图乙中的第一段,利用逐差法,可得加速度
代入数据解得
【小问3详解】
[1]根据系统机械能守恒有
解得
故图像的斜率
解得
[2]假设固定滑轮与轻绳间摩擦力大小为,根据能量守恒
解得
故图像的斜率
解得
可知由于固定滑轮与轻绳间摩擦力的影响,测量出来的重力加速度与当地重力加速度比较结果偏小。
三、解答题(总分38分,13题10分,14题12分,15题16分)
13. 小明的电动滑板车采用一种创新的“空气动力巡航”技术。其核心是一个导热良好的高压储气罐和一个微型气动马达,使用时气动马达不断将气罐内的气体排出,利用反冲获得动力。使用前,他先在车库用电动气泵给储气罐充气,气泵每次工作,会将、压强为的环境空气打入储气罐中,不考虑由于做功引起的气体温度的变化。
(1)打气120次后,压强表显示储气罐内压强为,求打气前,储气罐内气体压强;
(2)在完成120次打气后,将滑板车拿到户外使用,当储气罐压强降至时,气动马达提供的动力开始不足,求放出的气体与刚完成打气时罐中的气体质量的比值。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
假设打气前储气罐内气体压强是,由于温度保持不变,由玻意耳定律可得
联立解得
【小问2详解】
打气后拿到户外罐中气体在温度为,压强为时体积为V,由理想气体状态方程可得
放出的气体与刚完成打气时的罐中的气体质量之比
联立解得
14. 如图,在光滑水平地面有一质量为的物块P,其上表面为光滑的半径为的圆弧轨道,圆弧顶端点切线竖直,P右端与薄板Q粘连在一起,薄板Q上表面恰好是P右端切面。一轻弹簧的右端固定在Q右端,另一端自由。可看成质点的质量为的小滑块自圆弧顶端点上方的点自由下落,重力加速度大小取,忽略空气阻力,弹簧长度的变化始终在弹性限度内。
(1)若P固定在地面上,小滑块经过物块P的最右端时对P的压力
(2)若P没有固定在地面上,Q的质量为,其上表面弹簧左侧与小滑块的摩擦因数为,其余部分光滑。当小滑块滑过P右端时P和Q的连接断开,小滑块恰好不离开薄板Q,求薄板Q粗糙部分的长度和弹簧的最大弹性势能?
【答案】(1)44N,方向竖直向下;
(2),
【解析】
【小问1详解】
若P固定在地面上,小滑块从A端下滑到物块P的最右端,根据机械能守恒有
解得
小滑块在物块P的最右端,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律,可知小滑块经过物块P的最右端时对P的压力大小为44N,方向竖直向下;
【小问2详解】
若P没有固定在地面上,设小滑块滑过P右端时其速度为,P Q的速度为,取向右为正方向,根据水平方向动量守恒有
根据能量守恒有
联立解得,
小滑块滑上Q,小滑块先经过Q上表面粗糙段,当与弹簧接触后,压缩弹簧至最短,然后再被弹簧反弹,再次经过Q上表面粗糙段,最后与Q达到共同速度,设共同速度为,取向右为正方向,根据动量守恒
解得
根据能量守恒有
代入数据解得薄板Q粗糙部分的长度为
根据功能关系,可得弹簧的最大弹性势能为
15. 在O-xyz三维空间坐标系中,y轴竖直,x、z轴水平,坐标系中存在沿x轴负方向的匀强磁场(位于yOz平面左侧,磁感应强度为和平行于平面的电场(方向未知),其中在yOz平面右侧的电场强度大小为,左侧电场强度大小,两个电场方向相同。现将质量为m、带电荷量为+q的小球A和质量为3m的不带电小球B分别从(h,0,0)和(0,h,0)两点同时由静止释放,经过一段时间后,两小球恰在O点发生碰撞后粘在一起,此后当两小球再次经过x轴时撤去电场,二维碰撞在任意方向依然遵循动量守恒定律,重力加速度为g,求:
(1)两小球在O点碰撞后的速度v0;
(2)两小球碰撞后再次经过x轴时的x坐标;
(3)撤去电场后,小球距xOz平面的最大距离。
【答案】(1),与x轴负方向夹角α满足
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
A、B同时释放,同时到达O点,两者到O点的距离相等,结合知碰前两者加速度大小相等,均为g
设电场方向与x轴负方向成角,则对A有
解得
由
得两小球到达O点的速度大小
两球碰撞后粘在一起运动,由动量守恒定律可知,在x轴方向有
解得
在y轴方向有
解得
则两球碰后的速度
在xOy平面内,速度方向斜向左下方,与x轴负方向夹角α满足
【小问2详解】
两小球碰撞后进入yOz平面左侧,电场力方向不变,大小变为原来的4倍,可知电场力与重力的合力仍沿x轴负方向,大小等于4mg
之后的运动可分解为平行yOz平面的匀速圆周运动和沿x轴负方向的匀加速运动,再次通过x轴经历的时间
再次经过x轴时的x坐标
【小问3详解】
撤去电场时,小球沿x轴负方向做匀速运动,将小球y轴分速度分解,如图所示
小球的重力和分速度引起的洛伦兹力平衡,则有
沿z轴负方向
剩下的分速度
与y轴负方向夹角β满足
小球在yOz平面的圆周运动轨迹如图中所示,轨迹半径R满足
则小球距xOz的最大距离为
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乐平三中2025-2026学年度上学期期末考试高三物理试卷
满分:100分考试时间:75分钟
一、选择题(总分46分,其中1-7为单选题,8-10为多选题)
1. 密立根通过实验研究了钠的遏止电压与入射光频率之间的关系,其结果验证了光子说的正确性,实验结果如图1.玻尔最早推导出氢原子能级公式,图2为氢原子的能级图。已知电子的电量,根据图中信息,可知( )
A. 钠的极限频率为
B. 图1直线的斜率为普朗克常量
C. 位于能级4的单个氢原子最多能发射出6种频率的光
D. 氢原子从能级4跃迁到能级2时放出的光子能使钠发生光电效应
2. 河南省科技馆内,法拉第笼罩住一群体验者。当强烈的闪电击中法拉第笼时,笼内的人却安然无恙。下列说法正确的是( )
A. 笼子内任意点的电势都为零
B. 笼子内任意两点的电势差都为零
C. 笼子上的感应电荷在笼内任意点激发的电场强度都为零
D. 笼子上的感应电荷在笼外任意点激发的电场强度都为零
3. 2025年8月,我国揽月月面着陆器着陆起飞综合验证试验取得圆满成功。如图,为了在地球上模拟月球重力环境,试验时把着陆器悬挂在重力补偿系统下方,为其提供合适的拉力。已知地球质量是月球的倍、半径是月球的倍,着陆器质量为,地球表面的重力加速度为,则重力补偿系统对着陆器提供的拉力大小为( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,一内阻不计的交流发电机向某电路供电,发电机线圈以角速度匀速转动,理想变压器的原、副线圈的匝数比为。灯泡、额定电压均为50V,额定功率分别为25W、50W,两灯泡均正常发光。下列说法正确的是( )
A. 理想变压器的输入功率为50W
B. 发电机产生的感应电动势的最大值为100V
C. 从图示位置起,经过时,穿过线圈的磁通量最大且变化率为零
D. 若将原线圈匝数增大为原来的3倍,则副线圈两端交流电的频率变为
5. 一水平放置的光滑长半圆槽内有两根通以反向电流的水平长直平行导体棒,导体棒1固定于最低点处,可自由移动的导体棒2恰好处于静止状态(正视图如图所示)。已知导体棒1在导体棒2处产生的磁感应强度大小满足关系式(为常数,为两导体棒间距离,为导体棒1中电流强度),若缓慢增大导体棒2中电流强度,则将( )
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 无法确定
6. 某部队在水平地面上训练时,火炮发射的炮弹轨迹如图所示。火炮先以发射第一枚炮弹,一段时间后,再以发射第二枚炮弹,最终二者同时击中同一目标。已知与水平方向夹角分别为,不计炮身高度和空气阻力,则( )
A. 一定小于 B. 可能等于
C. 一定小于 D. 可能等于
7. 如图所示,有两个同心共面的金属环放置于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向下,两圆环的半径分别为和,金属杆在两圆环之间的电阻为,以角速度沿顺时针方向绕O点匀速旋转。用导线把两个环与电源和一保险丝电阻相连接。电源电动势,内阻为,保险丝电阻,熔断电流为1A,则( )
A. 电路中的电流方向一定从上至下流经R
B. 当时,金属杆两端的电压为2V
C. 若金属杆反向转动,只要足够小,保险丝就不会被熔断
D. 当时,保险丝不会被熔断
8. 雷达技术中国已是断代式领先,其中最先进的某相控阵雷达原理如图:在直角坐标系中的各坐标点(为正整数)都为一个雷达波发射单元,可向空间发射波长的以波源为圆心的同种圆形雷达波。若要利用波的叠加原理向方向集中雷达波能量,只需使各雷达波在垂直该方向的直线上的相位相同即可;此时相邻两发射单元相位差大小为。则( )
A.
B.
C. 若从开始减小,则增大
D. 若从开始减小,则减小
9. 直角三棱镜能通过折射改变激光束宽度,原理如图所示,三角形为直角三棱镜的横截面,宽度为的光束从上以入射角进入三棱镜,之后垂直边射出,激光束宽度变为。已知棱镜对光的折射率为。则( )
A.
B.
C. 同时从光源出发,上方光束可能比下方光束先传播到边
D. 同时从光源出发,上下两束光同时传播到边
10. 如图所示,将一轻质弹簧左端固定在墙上,右端连接质量为的小球静置于光滑水平面上。以弹簧原长时小球的位置为坐标原点,水平向右为正方向建立坐标轴,给小球一向右的初速度,小球沿轴做往复运动,作出小球运动过程中动量随位置坐标变化的图像。小球的运动状态可用图像上各点的坐标表示,其中A状态的坐标为,B状态的坐标为,C、D状态的横坐标均为。已知弹簧的弹性势能,为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量。下列说法正确的是( )
A. 小球运动过程中的最大动能为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 小球从C状态经B状态到D状态所经历的时间是其运动周期的四分之一
D. 小球在C状态的动量大小为
二、实验题(总分16分,每空2分)
11. 某实验小组设计了如下实验测量自来水的电阻率。实验器材有:绝缘性能良好的塑料圆柱形容器、金属探针、金属圆片、游标卡尺、电源、电压表、电流表等。
(1)先用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径,结果如图甲所示,该读数_____。
(2)将采集的水样装入容器内。容器顶部等间距插有金属探针,两端用金属圆片密封(探针和圆片电阻均可忽略不计)。按图乙连接电路,将电压表与任意两探针相连,连接的两探针间距离记为。
(3)闭合开关,调节电阻箱阻值,使得电流表示数,读出电压表示数,断开开关。
(4)改变,重复步骤(3),测得多组数据,作出图像如图丙中①所示,得到直线的斜率为,则水样电阻率的表达式_____(用,,,表示),根据图像计算得出该水样的电阻率为_____(取3.14,结果保留两位有效数字)。
(5)给水样升温后,重复测量,作出图像如图丙中②所示,实验结果表明,温度越高,水样的电阻率越_____(填“大”或“小”)。
12. 某学习小组用如图甲所示的装置探究机械能守恒定律。手托住用轻绳跨过定滑轮连接的A、B两物块,某时刻静止释放。已知A的质量,B的质量为(未知,且)。用周期的频闪照相机拍摄B物块,获得的照片如图乙所示。取重力加速度。
(1)根据图乙信息可判断B物块在拍摄第一张频闪照片时处于____状态(选填“静止”或“运动”);
(2)根据图乙信息可求得B物块的加速度___(结果保留3位有效数字);
(3)该小组同学选取一张清晰的频闪照片,取多个不同的点,算出各点速度,测量各点到起始点的距离,作出如图丙所示的图,图像斜率为。不计空气阻力及各处摩擦,则重力加速度的表达式为______(用、、表示)。由于固定滑轮与轻绳间摩擦力的影响,测量出来的重力加速度与当地重力加速度比较结果______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
三、解答题(总分38分,13题10分,14题12分,15题16分)
13. 小明的电动滑板车采用一种创新的“空气动力巡航”技术。其核心是一个导热良好的高压储气罐和一个微型气动马达,使用时气动马达不断将气罐内的气体排出,利用反冲获得动力。使用前,他先在车库用电动气泵给储气罐充气,气泵每次工作,会将、压强为的环境空气打入储气罐中,不考虑由于做功引起的气体温度的变化。
(1)打气120次后,压强表显示储气罐内压强为,求打气前,储气罐内气体压强;
(2)在完成120次打气后,将滑板车拿到户外使用,当储气罐压强降至时,气动马达提供的动力开始不足,求放出的气体与刚完成打气时罐中的气体质量的比值。
14. 如图,在光滑水平地面有一质量为的物块P,其上表面为光滑的半径为的圆弧轨道,圆弧顶端点切线竖直,P右端与薄板Q粘连在一起,薄板Q上表面恰好是P右端切面。一轻弹簧的右端固定在Q右端,另一端自由。可看成质点的质量为的小滑块自圆弧顶端点上方的点自由下落,重力加速度大小取,忽略空气阻力,弹簧长度的变化始终在弹性限度内。
(1)若P固定在地面上,小滑块经过物块P的最右端时对P的压力
(2)若P没有固定在地面上,Q的质量为,其上表面弹簧左侧与小滑块的摩擦因数为,其余部分光滑。当小滑块滑过P右端时P和Q的连接断开,小滑块恰好不离开薄板Q,求薄板Q粗糙部分的长度和弹簧的最大弹性势能?
15. 在O-xyz三维空间坐标系中,y轴竖直,x、z轴水平,坐标系中存在沿x轴负方向的匀强磁场(位于yOz平面左侧,磁感应强度为和平行于平面的电场(方向未知),其中在yOz平面右侧的电场强度大小为,左侧电场强度大小,两个电场方向相同。现将质量为m、带电荷量为+q的小球A和质量为3m的不带电小球B分别从(h,0,0)和(0,h,0)两点同时由静止释放,经过一段时间后,两小球恰在O点发生碰撞后粘在一起,此后当两小球再次经过x轴时撤去电场,二维碰撞在任意方向依然遵循动量守恒定律,重力加速度为g,求:
(1)两小球在O点碰撞后的速度v0;
(2)两小球碰撞后再次经过x轴时的x坐标;
(3)撤去电场后,小球距xOz平面的最大距离。
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