精品解析：天津市滨海新区塘沽第一中学2026-2027学年高三上学期10月学情自测物理试卷

塘沽一中2027届高三毕业班第一次月考 物理 本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。第Ⅰ卷1至4页，第Ⅱ卷5至8页。 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷 注意事项： 1．每题选出答案后，用铅笔将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。 2．本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 关于下列四幅图的叙述正确的是（　　） A. 图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B. 图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 C. 图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 D. 图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 【答案】B 【解析】 【详解】A．惯性只与质量有关，与速度无关，选项A错误； B．图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，当时所处的年代时间的测量没有现在精确，通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间，故B正确； C．图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，根据牛顿第三定律，则马对车的拉力大小等于车对马的拉力大小，选项C错误； D．图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力不是维持物体运动的原因，选项D错误。 故选B。 2. 某电视台的综艺节目在直播象棋比赛，棋盘是铁质的，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子间的相互作用力。对于静止在棋盘上的某颗棋子，下列说法正确的是（ ） A. 若棋盘竖直，磁性越强，棋子所受的摩擦力越大 B. 棋子受到棋盘的弹力是因为棋子发生了弹性形变 C. 若棋盘竖直，磁力不变，减小棋子的质量，则棋子的最大静摩擦力变小 D. 若使棋盘倾斜，如图，棋子仍相对棋盘静止，则棋子受到的摩擦力变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．若棋盘竖直，棋子所受的摩擦力与棋子的重力平衡，与磁性强弱无关，A错误； B．棋子受到棋盘的弹力是因为棋盘发生了弹性形变，B错误； C．若棋盘竖直，磁力不变，则棋子对棋盘的压力不变，根据可知棋子的最大静摩擦力不变，C错误； D．若使棋盘倾斜，棋子仍相对棋盘静止，则棋子受到的摩擦力与棋子重力沿倾斜棋盘方向的分量平衡，即，因θ减小，则棋子受到的摩擦力f变小，D正确。 故选D。 3. 机器狼是最近的网络热词。如图是机器狼的图片，关于机器狼，下列说法正确的是（ ） A. 在研究机器狼跑步动作时可以被看作质点 B. 机器狼单脚静止在水平地面上时，水平地面对它的支持力方向不一定竖直向上 C. 机器狼在水平地面向右加速时，地面对它的力斜向左上 D. 机器狼在水平地面向左加速时，它对地面的力斜向右下 【答案】D 【解析】 【详解】A．研究机器狼的跑步动作时，需要关注肢体不同部位的运动姿态，若将其看作质点，就无法描述肢体的动作细节，因此不能视为质点，故A错误； B．弹力中支持力的方向始终垂直于接触面，水平地面的接触面为水平面，因此地面对机器狼的支持力一定竖直向上，故B错误； C．机器狼向右加速时，地面给它的力是竖直向上的支持力和水平向右的静摩擦力的合力，因此地面给机器狼的合力斜向右上，故C错误； D．机器狼水平向左加速时，地面给机器狼的作用力包含竖直向上的支持力、水平向左的静摩擦力，因此地面给机器狼的合力斜向左上；根据牛顿第三定律，机器狼对地面的反作用力与该合力大小相等、方向相反，即斜向右下，故D正确。 故选D。 4. 低空经济正迅猛崛起，成为全球瞩目的新兴力量。如图乙为某无人机从地面静止开始配送物资过程中在竖直方向运动的v-t图像，t3~t5过程图像为直线。以竖直向上为正方向，设水平方向速度始终为零，不计空气阻力和水平作用力。下列说法正确的是（　　） A. 0~t1时间内，无人机处于超重状态 B. 0~t1时间内，无人机的平均速度大小为 C. t2时刻，无人机只受重力 D. t3~t5时间内，无人机做匀减速直线运动回到地面 【答案】A 【解析】 【详解】A．0~t1时间内，无人机向上做加速运动，则加速度向上，无人机处于超重状态，故A正确； B．0~t1时间内，若无人机做匀加速直线运动，则平均速度大小为 实际上，无人机做加速度增大的加速运动，其位移小于匀加速直线运动的位移，则无人机的平均速度大小小于，故B错误； C．t2时刻，无人机速度最大，此时加速度为0，受到竖直向下的重力和竖直向上的其它力，故C错误； D．t3~t5无人机速度逐渐减小，其加速度为定值，但速度大小仍为正，故其在竖直方向上做匀减速直线运动，仍向上运动直到速度减为0，故D错误。 故选A。 5. 如图所示，轻杆A端用铰链固定在竖直墙上，B端吊一工件，工人将轻绳跨过定滑轮C用水平拉力将B端缓慢上拉，滑轮C在A点正上方，滑轮大小及摩擦均不计，则轻杆从图示位置逆时针转到AB与BC刚好垂直的过程中（ ） A. 轻杆对B端的弹力减小 B. BC段绳子的拉力增大 C. 工人受到地面的摩擦力减小 D. 工人对地面的作用力增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．以B点为研究对象，受重物的拉力T（等于重物的重力G）、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出受力分析图如图所示 由平衡条件得，N和F的合力与T大小相等，方向相反，根据三角形相似可得 使轻杆逆时针转到AB刚好与BC垂直时，AC、AB保持不变，BC变小，则N保持不变，F变小，故AB错误； C．对人受力分析可知水平方向，根据平衡条件，有f=F 所以工人受到地面的摩擦力逐渐减小，故C正确； D．工人对地面的作用力是工人对地面压力FN=mg和工人对地面摩擦力的合力，FN不变，而摩擦力减小，二者合力减小，故D错误。 故选C。 二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6. 如图所示，下列关于生活中与圆周运动有关的现象或结果，说法正确的是（　　） A. 汽车行驶经过拱形桥顶端时其所受支持力大于重力 B. 游乐场里的过山车在快速经过最高点时不会掉落下来是因为受到了离心力的作用 C. 火车弯道外侧的铁轨略高于内侧的铁轨以确保火车转弯时能提供足够的向心力 D. 因为地球的自转，同一个物体放在赤道对水平地面的压力比放在两极更小 【答案】CD 【解析】 【详解】A．汽车行驶经过拱形桥顶端时，加速度方向向下，则汽车失重，则其所受支持力小于重力，选项A错误； B．游乐场里的过山车在快速经过最高点时不会掉落下来是因为重力和轨道向下的支持力的合力提供了做圆周运动的向心力，并不是受到了离心力的作用，选项B错误； C．火车弯道外侧的铁轨略高于内侧的铁轨，这样轨道的支持力和重力的合力可以提供火车转弯的向心力，以确保火车安全转弯，选项C正确； D．因为地球的自转，根据 在赤道上的物体做圆周运动的半径较大，可知同一个物体放在赤道对水平地面的压力比放在两极更小，选项D正确。 故选CD。 7. 某物体做平抛运动时，它的速度偏向角（速度与水平方向的夹角）的正切值随时间t变化的图像如图所示（g取），则下列说法正确的是（　　） A. 物体的平抛初速度的大小为5m/s B. 第1s物体下落的高度为5m C. 第2s末物体的位移偏向角（位移与水平方向的夹角）为45° D. 前3s内物体的速度变化量的大小为20m/s 【答案】BC 【解析】 【详解】A．平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，速度偏向角正切值 由图像可知，当时，，代入数据得解得初速度。故A错误； B．第物体下落的高度。故B正确； C．第末，位移偏向角的正切值 代入得 所以位移偏向角。故C正确； D．平抛运动是匀变速曲线运动，加速度为，前内物体的速度变化量，故D错误。 故选BC。 8. 天问二号探测器将奔赴主带彗星311P开展伴飞探测，研究小行星与彗星演化、太阳系早期物质分布。311P是一颗小行星，运行在火星与木星之间，轨道接近圆形，半径约2.2AU（AU是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳中心之间的平均距离），则（　　） A. 311P公转周期大于地球公转周期 B. 311P公转线速度大于地球公转线速度 C. 天问二号的发射速度小于11.2km/s D. 天问二号在地球附近无动力远离地球的过程中速度逐渐减小 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．311P和地球均绕太阳运动，轨道可近似看作圆轨道。由开普勒第三定律，周期平方与轨道半径立方成正比；题给311P轨道半径约为地球轨道半径的倍，因此 所以 圆周运动的线速度满足，结合轨道半径比和周期比可得，故A正确，B错误； CD．讨论探测器从地表发射后不再受推力的逃逸情形。设探测器质量为，地球质量为、半径为，取无穷远处引力势能为零。恰好逃逸时，探测器到达无穷远处的速率为零，由机械能守恒有 解得地表无动力逃逸的临界速度为 该临界值为地球第二宇宙速度；探测器在地球附近无动力远离地球时，地球引力对其沿远离地球方向的位移做负功，动能减小，速度逐渐减小，故C错误，D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷 注意事项： 1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2．本卷共4题，共60分。 9. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间等分格的数量之比等于两个球所受向心力的比值。装置中有大小相同的3个金属球可供选择使用，其中有2个钢球和1个铝球，如图是某次实验时装置的状态。 （1）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持______________相同。（填题干中用到的物理量符号） （2）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图所示的实验装置，电动机带动转轴OO′匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为L； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r； ③启动电动机，使凹槽AB绕OO′转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间Δt。 （a）小钢球转动的角速度ω=______________（用L、d、Δt表示）； （b）该同学为了探究向心力大小F与角速度ω的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出F-ω2图像如图所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为r=0.3m，则小钢球的质量m=______________kg（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）ω、r （2） ①. ②. 0.30 【解析】 【小问1详解】 本实验采用控制变量法，所以在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持角速度ω和半径r不变。 【小问2详解】 [1]由题可知，挡光片的线速度大小为 小钢球转动的角速度与挡光片转动的角速度相同，则 [2]根据向心力公式 结合图线可得 解得 10. 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。 （1）当M与m的大小关系满足______________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。（填“M>>m”或“M<<m”） （2）图甲是甲同学根据测量数据画出的a-F图像，该图象不过坐标原点的可能原因是：______________（只填写一种可能性） （3）乙、丙同学用同一装置实验，各自得到的a-F图线如图乙所示，说明两个同学做实验时某个物理量取值不同，请比较其大小为：______________（用物理量符号表示） 【答案】（1） （2）小车受到的摩擦阻力未平衡 （3） 【解析】 【小问1详解】 设绳对小车的拉力为。忽略阻力时，对小车及车中砝码应用牛顿第二定律得，对盘及盘中砝码应用牛顿第二定律得 联立两式得 当小车总质量远大于悬挂物质量，即时，质量比满足 所以绳的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力，即 【小问2详解】 若小车所受摩擦阻力大小为且未被平衡，对小车沿运动方向应用牛顿第二定律得 整理得 摩擦阻力抵消部分拉力，使小车要在拉力达到一定大小后才获得正向加速度，因此-图线会在轴正向有截距。一种可能原因是小车受到的摩擦阻力未平衡。 【小问3详解】 设-图线的斜率为。忽略阻力时，对小车及车中砝码由牛顿第二定律得，所以斜率满足 图乙比图丙更陡，故 斜率越大，对应的小车及车中砝码总质量越小，因此 11. 如图所示，质量为的小球由长为的轻绳悬挂于点，静止时小球对轨道恰好无压力。质量为的小球从轨道上某一点由静止释放，在最低点与球发生碰撞。碰撞后球绕点做圆周运动且恰能到达最高点，球水平抛出，其落地点到轨道最低点的水平距离为，竖直距离。已知重力加速度为，两小球均可视为质点，忽略空气阻力，求： （1）碰撞后瞬间的速度的大小和的速度的大小； （2）碰撞过程中对的冲量； 【答案】（1）， （2）大小为1 ，方向水平向右 【解析】 【小问1详解】 碰撞后A球绕点做圆周运动且恰能到达最高点，在最高点，重力提供向心力可得 A球从最低点到最高点过程，根据动能定理可得 代入数据解得 碰撞后B球做平抛运动，有， 代入数据解得 【小问2详解】 根据动量守恒可得， 代入数据解得 由动量定理 解得 碰撞过程中对的冲量大小为1 ，方向水平向右。 12. 如图甲所示，间距为、倾角为的平行光滑金属导轨固定放置，其上端用金属杆连接固定。导体棒垂直于导轨，并用平行于导轨的绝缘细线将其与金属杆连接，细线长为，导体棒处于静止状态。空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。时，细线拉力刚好为零，此时断开细线，导体棒从静止开始运动至某一位置处（图中未画出）达到稳定速度，这一过程中通过导体棒横截面的电荷量为。导体棒与导轨始终垂直且接触良好。已知导体棒和金属杆的电阻均为，导轨电阻不计且足够长，重力加速度。求： （1）导体棒的质量； （2）断开细线后，棒运动到点的位移大小； （3）从时刻开始至导体棒运动到点过程中棒上产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 2s时，拉力为零，合力为0，根据平衡条件有 因为 由图可知 联立解得， 【小问2详解】 因为 代入题中数据，解得 【小问3详解】 内，电路中电动势恒定，电流恒定，则该段时间产生的热量 断开细线后，到导体棒ab稳定过程，根据能量守恒有 根据平衡条件有 联立解得 则该段时间导体棒产生的热量 则从时刻开始至导体棒运动到点过程中棒上产生的焦耳热 13. 在半导体芯片加工中常用等离子体对材料进行蚀刻，用于形成半导体芯片上的细微结构。利用电磁场使质量为m、电荷量为e的电子发生回旋共振是获取高浓度等离子体的一种有效方式。其简化原理如下：如图1所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B；旋转电场的方向绕过O点的垂直纸面的轴顺时针旋转，电场强度的大小为E；旋转电场带动电子加速运动，使其获得较高的能量，利用高能的电子使空间中的中性气体电离，生成等离子体。 （提示：不涉及求解半径的问题，圆周运动向心加速度的大小可表示为） （1）若空间只存在匀强磁场，电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，求电子做圆周运动的角速度。 （2）将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后，电子在图2所示的平面内运动，电子运动的过程中会受到气体的阻力，其方向与速度的方向相反，大小，式中k为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做匀速圆周运动，且电子的线速度与旋转电场力的夹角（小于90°）保持不变。只考虑电子受到的匀强磁场的洛伦兹力、旋转电场的电场力及气体的阻力作用，不考虑电磁波引起的能量变化。 a．若电场旋转的角速度为，求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小v； b．电场旋转的角速度不同，电子最终做匀速圆周运动的线速度大小也不同。求电场旋转的角速度多大时，电子最终做匀速圆周运动的线速度最大，并求最大线速度的大小。 c．旋转电场对电子做功的功率存在最大值，为使电场力的功率不小于最大功率的一半，电场旋转的角速度应控制在范围内，求的数值。 【答案】（1）；（2）a．，b．，c． 【解析】 【详解】（1）电子在洛伦兹力作用下做圆周运动 得 （2）a．设电场力与速度方向夹角为，沿圆周的半径方向，根据牛顿第二定律 　① 沿圆周的切线方向 　② 联立①②两式，可得 b．由a问可知，当 即 时，电子运动的速度最大，电子最终做匀速圆周运动的最大速度 c．设电场力与速度方向夹角为，旋转电场对电子做功的功率 当 即 时，电场对电子做功的功率最大 若 可知 解得 则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 塘沽一中2027届高三毕业班第一次月考 物理 本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。第Ⅰ卷1至4页，第Ⅱ卷5至8页。 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 祝各位考生考试顺利！ 第Ⅰ卷 注意事项： 1．每题选出答案后，用铅笔将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。 2．本卷共8题，每题5分，共40分。 一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 关于下列四幅图的叙述正确的是（　　） A. 图甲中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大 B. 图乙中，伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间 C. 图丙中，马拉着车在水平路面上做加速运动，则马对车的拉力大于车对马的拉力 D. 图丁中，伽利略利用“斜面实验”装置，结合逻辑推理，来验证力是维持物体运动的原因 2. 某电视台的综艺节目在直播象棋比赛，棋盘是铁质的，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子间的相互作用力。对于静止在棋盘上的某颗棋子，下列说法正确的是（ ） A. 若棋盘竖直，磁性越强，棋子所受的摩擦力越大 B. 棋子受到棋盘的弹力是因为棋子发生了弹性形变 C. 若棋盘竖直，磁力不变，减小棋子的质量，则棋子的最大静摩擦力变小 D. 若使棋盘倾斜，如图，棋子仍相对棋盘静止，则棋子受到的摩擦力变小 3. 机器狼是最近的网络热词。如图是机器狼的图片，关于机器狼，下列说法正确的是（ ） A. 在研究机器狼跑步动作时可以被看作质点 B. 机器狼单脚静止在水平地面上时，水平地面对它的支持力方向不一定竖直向上 C. 机器狼在水平地面向右加速时，地面对它的力斜向左上 D. 机器狼在水平地面向左加速时，它对地面的力斜向右下 4. 低空经济正迅猛崛起，成为全球瞩目的新兴力量。如图乙为某无人机从地面静止开始配送物资过程中在竖直方向运动的v-t图像，t3~t5过程图像为直线。以竖直向上为正方向，设水平方向速度始终为零，不计空气阻力和水平作用力。下列说法正确的是（　　） A. 0~t1时间内，无人机处于超重状态 B. 0~t1时间内，无人机的平均速度大小为 C. t2时刻，无人机只受重力 D. t3~t5时间内，无人机做匀减速直线运动回到地面 5. 如图所示，轻杆A端用铰链固定在竖直墙上，B端吊一工件，工人将轻绳跨过定滑轮C用水平拉力将B端缓慢上拉，滑轮C在A点正上方，滑轮大小及摩擦均不计，则轻杆从图示位置逆时针转到AB与BC刚好垂直的过程中（ ） A. 轻杆对B端的弹力减小 B. BC段绳子的拉力增大 C. 工人受到地面的摩擦力减小 D. 工人对地面的作用力增大 二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6. 如图所示，下列关于生活中与圆周运动有关的现象或结果，说法正确的是（　　） A. 汽车行驶经过拱形桥顶端时其所受支持力大于重力 B. 游乐场里的过山车在快速经过最高点时不会掉落下来是因为受到了离心力的作用 C. 火车弯道外侧的铁轨略高于内侧的铁轨以确保火车转弯时能提供足够的向心力 D. 因为地球的自转，同一个物体放在赤道对水平地面的压力比放在两极更小 7. 某物体做平抛运动时，它的速度偏向角（速度与水平方向的夹角）的正切值随时间t变化的图像如图所示（g取），则下列说法正确的是（　　） A. 物体的平抛初速度的大小为5m/s B. 第1s物体下落的高度为5m C. 第2s末物体的位移偏向角（位移与水平方向的夹角）为45° D. 前3s内物体的速度变化量的大小为20m/s 8. 天问二号探测器将奔赴主带彗星311P开展伴飞探测，研究小行星与彗星演化、太阳系早期物质分布。311P是一颗小行星，运行在火星与木星之间，轨道接近圆形，半径约2.2AU（AU是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳中心之间的平均距离），则（　　） A. 311P公转周期大于地球公转周期 B. 311P公转线速度大于地球公转线速度 C. 天问二号的发射速度小于11.2km/s D. 天问二号在地球附近无动力远离地球的过程中速度逐渐减小 第Ⅱ卷 注意事项： 1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2．本卷共4题，共60分。 9. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间等分格的数量之比等于两个球所受向心力的比值。装置中有大小相同的3个金属球可供选择使用，其中有2个钢球和1个铝球，如图是某次实验时装置的状态。 （1）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持______________相同。（填题干中用到的物理量符号） （2）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图所示的实验装置，电动机带动转轴OO′匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为L； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r； ③启动电动机，使凹槽AB绕OO′转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间Δt。 （a）小钢球转动的角速度ω=______________（用L、d、Δt表示）； （b）该同学为了探究向心力大小F与角速度ω的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出F-ω2图像如图所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为r=0.3m，则小钢球的质量m=______________kg（结果保留2位有效数字）。 10. 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。 （1）当M与m的大小关系满足______________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。（填“M>>m”或“M<<m”） （2）图甲是甲同学根据测量数据画出的a-F图像，该图象不过坐标原点的可能原因是：______________（只填写一种可能性） （3）乙、丙同学用同一装置实验，各自得到的a-F图线如图乙所示，说明两个同学做实验时某个物理量取值不同，请比较其大小为：______________（用物理量符号表示） 11. 如图所示，质量为的小球由长为的轻绳悬挂于点，静止时小球对轨道恰好无压力。质量为的小球从轨道上某一点由静止释放，在最低点与球发生碰撞。碰撞后球绕点做圆周运动且恰能到达最高点，球水平抛出，其落地点到轨道最低点的水平距离为，竖直距离。已知重力加速度为，两小球均可视为质点，忽略空气阻力，求： （1）碰撞后瞬间的速度的大小和的速度的大小； （2）碰撞过程中对的冲量； 12. 如图甲所示，间距为、倾角为的平行光滑金属导轨固定放置，其上端用金属杆连接固定。导体棒垂直于导轨，并用平行于导轨的绝缘细线将其与金属杆连接，细线长为，导体棒处于静止状态。空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。时，细线拉力刚好为零，此时断开细线，导体棒从静止开始运动至某一位置处（图中未画出）达到稳定速度，这一过程中通过导体棒横截面的电荷量为。导体棒与导轨始终垂直且接触良好。已知导体棒和金属杆的电阻均为，导轨电阻不计且足够长，重力加速度。求： （1）导体棒的质量； （2）断开细线后，棒运动到点的位移大小； （3）从时刻开始至导体棒运动到点过程中棒上产生的焦耳热。 13. 在半导体芯片加工中常用等离子体对材料进行蚀刻，用于形成半导体芯片上的细微结构。利用电磁场使质量为m、电荷量为e的电子发生回旋共振是获取高浓度等离子体的一种有效方式。其简化原理如下：如图1所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B；旋转电场的方向绕过O点的垂直纸面的轴顺时针旋转，电场强度的大小为E；旋转电场带动电子加速运动，使其获得较高的能量，利用高能的电子使空间中的中性气体电离，生成等离子体。 （提示：不涉及求解半径的问题，圆周运动向心加速度的大小可表示为） （1）若空间只存在匀强磁场，电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，求电子做圆周运动的角速度。 （2）将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后，电子在图2所示的平面内运动，电子运动的过程中会受到气体的阻力，其方向与速度的方向相反，大小，式中k为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做匀速圆周运动，且电子的线速度与旋转电场力的夹角（小于90°）保持不变。只考虑电子受到的匀强磁场的洛伦兹力、旋转电场的电场力及气体的阻力作用，不考虑电磁波引起的能量变化。 a．若电场旋转的角速度为，求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小v； b．电场旋转的角速度不同，电子最终做匀速圆周运动的线速度大小也不同。求电场旋转的角速度多大时，电子最终做匀速圆周运动的线速度最大，并求最大线速度的大小。 c．旋转电场对电子做功的功率存在最大值，为使电场力的功率不小于最大功率的一半，电场旋转的角速度应控制在范围内，求的数值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $