精品解析:重庆市第八中学校2026-2027学年高三上学期10月适应性月考(二)物理试题
2026-10-24
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内容正文:
重庆八中高2027届10月适应性月考(二)
物理试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,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。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。满分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,只有一项是符合题目要求的。
1. 关于电源与电流的以下说法正确的是( )
A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有稳定的电势差
B. 金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下定向移动形成的
C. 金属导体内的自由电子定向移动时,它们的热运动就消失了
D. 导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的
【答案】B
【解析】
【详解】A.电源内部非静电力的作用是将电子由正极搬运到负极(或将正电荷由负极搬运到正极),从而维持两极稳定电势差,选项描述的电子搬运方向错误,故A错误;
B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内恒定电场的作用下定向移动形成的,符合金属导体电流的形成机制,故B正确;
C.自由电子的定向移动是叠加在无规则热运动之上的,只要温度不为绝对零度,热运动就不会消失,故C错误;
D.导体内的载流子不一定是自由电子,例如电解质溶液中的电流是由正负离子的定向移动共同形成的,并非一定由自由电子定向移动形成,故D错误。
故选B。
2. 电梯在高层建筑内竖直运行,由静止开始,从1楼上升至10楼停下的过程中( )
A. 人必定有超重状态,不一定有失重状态
B. 电梯对人的支持力没有做功
C. 电梯的动量守恒
D. 若电梯发生冲顶事故,轿厢撞击顶部瞬间突然停止,人会猛烈撞击轿厢天花板,这是因为人具有惯性,要保持向上的运动状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.电梯初末速度均为0,上升过程必然先有向上的加速度(加速阶段,超重),后有向下的加速度(减速阶段,失重),必定存在失重状态,故A错误;
B.根据功的计算公式,电梯对人的支持力竖直向上,人的位移竖直向上,力与位移夹角,,支持力做正功,故B错误;
C.动量守恒的条件是系统所受合外力为零,电梯上升过程存在加速、减速阶段,合外力不为零,动量随速度变化而改变,不满足动量守恒条件,故C错误;
D.轿厢撞击顶部瞬间突然停止,人由于具有惯性,会保持原来向上的运动状态,因此会猛烈撞击轿厢天花板,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,一段匀质电线的两端悬挂在等高的杆上,电线总重力为,电线在杆上悬挂处的切线方向与竖直方向的夹角为,则( )
A. 悬挂处的电线张力为
B. 最低点处的电线张力为
C. 最低点处的电线张力为
D. 夏天电线受热变长导致变小后,悬挂处的电线张力变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.取电线整体研究,在竖直方向上有
解得,故A错误;
BC.由于电线左右两侧的张力存在着对称关系,若取电线的一半为研究对象,则有最低点处的电线张力为,故B错误,C正确;
D.根据可知,减小,F减小,故D错误。
故选C。
4. 太空实验舱内的环境并非处处完全失重,而存在微重力,微重力等于万有引力减去向心力,物体只有在实验舱的质心位置才恰好有。如图所示,实验舱绕地球做匀速圆周运动,为其质心,、、连线始终与实验舱线速度垂直,且,则( )
A. 点处的质点,,微重力方向竖直向上
B. 点处的质点,,微重力方向竖直向下
C. 点处的质点处于完全失重状态,所受合外力为零
D. 对于、点的等质量质点,点处质点所受微重力更小
【答案】A
【解析】
【详解】A.实验舱绕地球做匀速圆周运动,则P质点、Q质点、质心O三者角速度相同,O点处的质点随实验舱做匀速圆周运动,万有引力完全提供向心力,即 ,O点处的质点微重力为零;P点位于实验舱质心的外侧,P点受到的万有引力小于圆周运动所需向心力,微重力方向竖直向上,故A正确;
B.Q点位于实验舱质心O的内侧,其受到的万有引力大于圆周运动所需向心力,微重力方向竖直向下,故B错误;
C.由A选项可知,O点处的质点随实验舱做匀速圆周运动,万有引力完全提供向心力,处于完全失重状态,其合力不为0,故C错误;
D.设质点O到地心间距为r,,则Q点处质点所受微重力大小为
P点处质点所受微重力大小为
由数学关系可知,即,故D错误。
故选A。
5. 把电容器、电流传感器、定值电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使与1端相连,电源向电容器充电;再把掷向2端,电容器放电。电流传感器中的电流随时间变化的关系如图乙所示,则( )
A. 仅增大电容器的电容时,放电电流峰值不变
B. 在时间内,电容器的电荷量增加,极板间电场强度增大
C. 换用阻值更小的电阻时,充电达到稳态的过程中,图像与时间轴围成的总面积会减小
D. 考虑电源内阻时,接1端,足够长时间后,电容器电压小于电源电动势
【答案】A
【解析】
【详解】A.充电达到稳态后,电容器两端电压等于电源电动势。设电容器的电容为,放电电流峰值为,则
仅增大电容器的电容时,和均不变,放电电流峰值不变,A正确;
B.在时间内,电流方向与充电时相反,电容器正在放电,其所带电荷量减小,两极板间电压减小,极板间电场强度减小,B错误;
C.充电过程中,图像与时间轴围成的总面积表示电容器增加的电荷量。电容器由不带电充电至稳态时,所带电荷量为
仅减小电阻时,和均不变,最终电荷量不变,故图像与时间轴围成的总面积不变,C错误;
D.设电源内阻为,接1端足够长时间后,电路中的电流
此时电阻和电源内阻均无电压降,电容器两端电压,D错误。
故选A。
6. 某传感器正常工作时需要用到恒流源(输出的电流大小、方向均不变)。如图所示,为阻值不变的传感器,为定值电阻,光敏电阻阻值随光照强度的增大而减小,为电容器,电表均为理想电表。闭合开关,在光照强度减小过程中( )
A. 两端电压减小 B. 电容器所带电荷量减小
C. 恒流源的输出功率不变 D. 和的示数变化量之比的绝对值
【答案】D
【解析】
【详解】A.由电路连接可知,流过传感器的电流等于恒流源的输出电流,因此其两端电压保持不变,A错误;
B.电路稳定时,电容器所在支路无电流,与并联。设电压表的示数为,则
光照强度减小时,增大,并联部分的等效电阻增大,故增大。
电容器两端电压等于,其所带电荷量增大,B错误;
C.恒流源两端的电压等于,其输出功率为
由于和不变、增大,恒流源的输出功率增大,C错误;
D.设电流表的示数为,电路稳定时,流过的电流为,因此
比较光照变化前后的状态,有
故,D正确。
故选D。
7. 如图所示,平面内充满沿轴正方向的匀强电场,原点处的粒子源以不同的初速度沿轴发射多个比荷均为的正电粒子。将粒子在电场中运动速率相同的位置连接起来,得到一条平滑闭合曲线。曲线、对应的速率分别为、(未知),直线与、交于、两点,、的电势差为。若与轴交于,不考虑粒子重力及粒子间相互作用,则( )
A. 电场强度大小为
B. 点的坐标为
C.
D. 能到达曲线最右端的粒子,到达该点时速度方向与轴夹角为
【答案】C
【解析】
【详解】A.正电粒子沿x轴发射,x方向不受力做匀速直线运动
y方向受电场力做初速度为0的匀加速直线运动,加速度
由动能定理
代入比荷,整理得同速率的粒子满足
消去时间可得同速率点的轨迹为椭圆
曲线a对应速率,与y轴交于,代入轨迹得
解得
故A错误;
B.将代入曲线a的椭圆方程,解得非原点交点,即M点坐标为,故B错误。
C.同理曲线b对应速率,与交点N的坐标为。
匀强电场沿y轴,MN电势差
得
化简得,即
故C正确。
D.曲线a最右端点满足速
度方向与x轴夹角的正切值
夹角为,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 中国天眼发现脉冲星J1856—0039所在的双中子星系统,其简化结构如图所示。可视为质点的双星P、Q绕连线上的点做周期相同的匀速圆周运动。P、Q质量分别为、,两球心距离为,万有引力常量为,则( )
A. Q的运动半径为
B. Q的运动周期为
C. P、Q分别与点的连线在相等时间内扫过的面积之比为
D. 若Q释放物质被P全部吸收,球心距离保持不变,则Q做圆周运动的周期变大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.万有引力提供向心力,对于有,对于有
联立以上两式可得
则的运动半径为,故A正确;
B.对于有
则的运动周期为,故B错误;
C.根据扇形面积公式可得,连线扫过的面积之比为,故C正确;
D.释放物质被全部吸收,则它们的总质量不变(即不变),球心距离保持不变,由的周期公式可知,做圆周运动的周期不变,故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,一质量为的木箱静止在光滑水平面上,内部有三段内径相同的光滑管道,三段管道均在同一竖直平面内且平滑连接。为倾斜直管道,其水平投影为,为水平直管道,为四分之一圆弧管道,圆心为。现将一个质量为、直径略小于管道内径的光滑小球,从点静止释放,已知,,,管道内径远小于,重力加速度为,取。则小球( )
A. 由点下滑到点的过程中,小球和木箱组成的系统动量守恒
B. 在段的运动时间为
C. 在点落地前瞬间的速率为
D. 由点下滑到点的过程中,木箱相对于地面移动的位移为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.小球与木箱组成的系统在水平方向不受外力,水平方向动量守恒;但小球沿管道运动时存在竖直方向的加速度,系统在竖直方向所受合外力不为零,系统总动量不守恒,故A错误;
B.设小球进入段后速度大小为、木箱速度大小为,两者方向相反,水平方向动量守恒得
又,解得
由到小球下降高度
管道与地面均光滑、连接平滑,系统机械能守恒得
代入解得、
段小球与木箱在水平方向均不受力,各自做匀速直线运动,小球相对木箱的速度大小为
故运动时间,故B正确;
C.由题图可知点处圆弧切线竖直,小球到达点时相对木箱的速度竖直向下,即小球与木箱此时水平速度相同,设为,由水平方向动量守恒得
故
由到小球下降高度
系统机械能守恒得
解得,故C错误;
D.整体水平方向上动量守恒,小球由到的水平位移为
设木箱相对地面的位移为,因系统水平方向初动量为零,有
两边乘上时间,得
且
解得,即木箱相对地面移动的距离为,故D正确。
故选BD。
10. 芯片制造设备的离子偏转室中有一个圆弧形防护壁,在如题图所示的截面内建立直角坐标系。圆弧壁半径为,圆心位于原点处,点在正半轴上。偏转室中存在沿轴正方向、强度大小为的匀强电场(未画出)。现有一质量为、电荷量为的正离子(忽略重力),从点以大小为的初速度,与轴正方向成角度射入电场。为避免离子高速撞击防护壁造成损伤,现调节使离子击中圆弧壁点时的速率最小,则( )
A.
B. 离子在点的电势能小于在点的
C. 离子击中圆弧壁时的最小速率为
D. 点纵坐标为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AD.设离子在电场中的加速度为
方向沿轴正方向;离子沿轴方向做匀速运动,沿轴做初速度向上(方向)的匀变速运动,轨迹方程为
由得
故
令
则
离子击中圆弧时
要求该式对有实数解,需判别式
化简得
代入
得
解得
取最小值时,
即, A错误,D正确;
B.电场沿轴正方向,电势沿轴正方向逐渐降低;点的坐标大于点的坐标,故点电势低于点,正离子在点的电势能小于在点的电势能,B正确;
C.由动能定理
得
代入
得,C正确;
故选BCD。
三、非选择题:本题共5小题,共57分。
某物理兴趣小组在实验室借得了单摆和传感器等实验装置,为研究物体运动过程中的冲量、动量、能量问题,设计了11~12题实验:
11. 某同学设计了“摆式摩擦因数测量仪”估测轮胎与地面间的动摩擦因数,装置如图甲所示。测量仪固定于水平地面上,带有刻度盘的支架通过细杆连接摆锤。摆锤底部贴有轮胎橡胶片,总质量;连接摆锤的细杆可绕转轴在竖直平面内无摩擦地转动,摆锤重心到点距离;已知重力加速度。某次测量时,将摆锤从与等高的位置静止释放。摆锤下摆到最低点时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离,记录后续摆锤的最高位置。通过计算机测得摆锤离开地面后瞬间的速度大小为。
(1)不计空气阻力,摆锤与地面接触前瞬间的动量表达式为__________(用题中的字母表示)。
(2)传感器(连接计算机,未画出)测得摆锤对地面的压力随时间的变化规律如图乙所示,可知在摆锤与地面接触挤压的时间内,图线与横轴所围面积约为10个格子的面积,则摆锤对地面的压力的冲量大小约为__________。
(3)估算出橡胶片与地面之间的动摩擦因数约为__________(保留两位有效数字)。
【答案】(1)
(2)40 (3)0.40
【解析】
【详解】(1)由机械能守恒可知,摆锤与地面接触前瞬间的速度大小,故摆锤与地面接触前的动量大小。
(2)图乙中图线与横轴所围面积即摆锤对地面的压力的冲量,横轴每格为,纵轴每格,则压力冲量约为。
(3)对摆锤,由水平方向的动量定理,解得。
12. 某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。将一量角器固定在支架的竖直杆上,量角器的刻度线与竖直杆对齐,量角器在竖直面内。在量角器的圆心上方位置固定一个力传感器,将长为的不可伸长细线一端固定在力传感器上,悬点刚好与量角器的圆心重合,另一端与质量为的小钢球相连。当地重力加速度为。
(1)用螺旋测微器测出小球的直径,示数如图乙所示,则小球直径__________。
(2)若小球由静止释放时,细线与竖直方向的夹角为,小球在竖直面内摆动过程中,力传感器显示细线拉力的最小值为、最大值为,可知__________(用、和表示);小球运动过程中的最大动能__________(用、、、和表示)。
(3)要验证小球从细线拉力最小的位置到拉力最大的位置的过程中机械能守恒,只要验证表达式__________(用、、和表示)在误差允许的范围内成立即可。
(4)若仅进行以下操作后,在误差允许范围内,仍然可以验证机械能守恒定律的是__________。
A. 将钢球换成轻质塑料球 B. 将细线换成弹性绳
C. 不测量小球的直径 D. 钢球释放时存在初速度
【答案】(1)10.385
(2) ①. ②.
(3) (4)CD
【解析】
【小问1详解】
由图乙,固定刻度读数为,可动刻度与固定刻度横线对齐处约为38.5格,即
两者相加得小球直径
【小问2详解】
[1]释放瞬间小球速度为零,沿细线方向合力提供向心加速度为零,故
解得
[2]小球摆动的半径为球心到悬点的距离
在最低点速度最大、拉力最大,由牛顿第二定律得
最大动能出现在最低点,
【小问3详解】
从拉力最小位置(释放点)到拉力最大位置(最低点),小球下降的高度为
若机械能守恒,则
将与代入并约去,得
整理得
该式不含与,故只需验证它在误差允许范围内成立。
【小问4详解】
A.换成轻质塑料球后,空气阻力与重力相比不可忽略,摆动过程机械能损失明显,超出误差允许范围,故A错误;
B.弹性绳会储存弹性势能且摆动半径不断变化,与均不再成立,故B错误;
C.待验证式中不含与,不测量小球直径不影响验证,故C正确;
D.存在初速度时,拉力最小处仍在摆动的最高位置(该处速度为零)、拉力最大处仍在最低点,上述各式对这两个位置依然成立,故D正确。
故选CD。
13. “虚接”是常见的电路故障,如图所示,电阻、并联在电压为的恒压电源两端。电路中的处由于某种原因形成了虚接,造成该处接触电阻在之间不稳定变化,可等效为电阻,与的电阻,求:
(1)外电路总电阻的变化范围;
(2)当,电阻消耗的功率。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由电路图可知,电阻直接接在电源、两端,电阻与虚接处的等效电阻串联后再接在电源两端,故外电路是支路与支路的并联。外电路总电阻
该式随的增大而增大,当时,当时,故外电路总电阻的变化范围为。
【小问2详解】
当时,所在支路的总电阻为
电源为恒压电源,该支路两端电压恒为,故通过的电流
电阻消耗的功率
14. 如图所示,水平传送带以的速度顺时针转动。可视为质点的小物体、的质量均为,由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,时刻在传送带左端具有向右的速度,此时也具有向上的初速度,与定滑轮间的绳水平,不计定滑轮质量和摩擦。与传送带间的动摩擦因数,传送带两端距离,绳足够长,重力加速度。求:
(1)刚滑上传送带时的加速度大小;
(2)离开传送带时的速度大小;
(3)从时刻到离开传送带,在传送带上留下的划痕长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
因为,P受到向左的摩擦力,设P、Q质量均为m,P刚滑上传送带时,对P有
对Q有
联立解得
【小问2详解】
P向右减速到与传送带共速时的位移大小为
该阶段用时
在小物体P的速度和传送带速度相等后,因为小物体Q的重力大于小物体P所受的最大静摩擦力,所以摩擦力会突变向右,此后对P、Q分别有,
联立解得
P从向右减速到0时的位移大小
该阶段用时
因为,所以小物体P不会从传送带右端滑出,则P从速度为0向左加速运动到传送带左端处时有
联立解得P离开传送带时的速度大小
【小问3详解】
P从向右减速至与传送带共速阶段,相对位移为
小物体P从向右减速到速度为0阶段,相对位移为
P从速度为0向左加速到v阶段用时
该阶段相对位移为
又因为,因此划痕为
15. 如图甲所示,两金属板水平放置,间距为。在不加电压时,将质量为的球形带电油滴A从上板中央小孔处静止释放,由于空气阻力A最终以速率匀速穿过下极板的小孔。闭合开关且稳定后,两板间电压恒为,第二次将A从点静止释放,最终以更大的速率匀速下落至小孔。已知两板间电场为匀强电场,油滴受到的空气阻力大小(为未知常量,为油滴半径,为油滴速率),方向始终与油滴运动方向相反,不计浮力,重力加速度为。
(1)求A的电性和电量大小;
(2)从第二次释放A直到其匀速下落至小孔的过程,求空气阻力对做的功;
(3)保持两板间电压为,第三次将A从点静止释放,同时将另一密度相同的球形带电油滴B从小孔上方某处静止释放,之后两油滴在两板间对向相碰。不考虑AB的库仑力,碰前,两油滴均已匀速运动,碰后两油滴立即融合成新的球形油滴C并向上运动,其速度随位移变化关系如图乙所示。
①在图丙中定性画出C的加速度大小随速度变化关系;
②求B的质量和C上升的最大高度。
【答案】(1)正,
(2)
(3)①
;②,
【解析】
【小问1详解】
加电场后油滴最终匀速下落的速率比无电场时更大,说明电场力方向向下。由于上极板接电源正极、下极板接负极,板间匀强电场方向竖直向下,因此油滴受力与电场方向相同,带正电。
无电场匀速时,重力与阻力平衡,可得
加电场匀速时,可得
联立两式消去,解得
【小问2详解】
对油滴从O点静止释放到匀速到达P点的过程中,根据动能定理得
解得空气阻力对做的功
【小问3详解】
① 由图乙可知,为负的定值,根据
与成线性关系,且当时,
可得
油滴C带负电,向上运动时,速度向上,阻力竖直向下,设C的总质量为、总电量为、半径为,根据牛顿第二定律得
整理得
其中为定值,可得加速度大小与为正比函数关系,对应一条经过原点的倾斜直线。
定性画出C的加速度大小随速度变化关系如图所示
②油滴B的密度与A相同,球形体积与质量成正比,球形质量
即
碰前A向下匀速速度为,B向上匀速时速度为,设B质量为,可得
根据A匀速向下运动,可得
根据图乙可知碰撞后C的速度为,碰撞过程动量守恒,取向上为正方向,可得
根据C的重力与电场力平衡 ,可得C带负电。
其中C的电量,质量
解得
由图乙为直线,得
结合运动学关系
C向上运动,根据牛顿第二定律得
其中,
整理得到微分关系
初速度为,设最大高度为,全过程积分得
其中
积分得
解得最大上升高度
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重庆八中高2027届10月适应性月考(二)
物理试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,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。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。满分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,只有一项是符合题目要求的。
1. 关于电源与电流的以下说法正确的是( )
A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有稳定的电势差
B. 金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下定向移动形成的
C. 金属导体内的自由电子定向移动时,它们的热运动就消失了
D. 导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的
2. 电梯在高层建筑内竖直运行,由静止开始,从1楼上升至10楼停下的过程中( )
A. 人必定有超重状态,不一定有失重状态
B. 电梯对人的支持力没有做功
C. 电梯的动量守恒
D. 若电梯发生冲顶事故,轿厢撞击顶部瞬间突然停止,人会猛烈撞击轿厢天花板,这是因为人具有惯性,要保持向上的运动状态
3. 如图所示,一段匀质电线的两端悬挂在等高的杆上,电线总重力为,电线在杆上悬挂处的切线方向与竖直方向的夹角为,则( )
A. 悬挂处的电线张力为
B. 最低点处的电线张力为
C. 最低点处的电线张力为
D. 夏天电线受热变长导致变小后,悬挂处的电线张力变大
4. 太空实验舱内的环境并非处处完全失重,而存在微重力,微重力等于万有引力减去向心力,物体只有在实验舱的质心位置才恰好有。如图所示,实验舱绕地球做匀速圆周运动,为其质心,、、连线始终与实验舱线速度垂直,且,则( )
A. 点处的质点,,微重力方向竖直向上
B. 点处的质点,,微重力方向竖直向下
C. 点处的质点处于完全失重状态,所受合外力为零
D. 对于、点的等质量质点,点处质点所受微重力更小
5. 把电容器、电流传感器、定值电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使与1端相连,电源向电容器充电;再把掷向2端,电容器放电。电流传感器中的电流随时间变化的关系如图乙所示,则( )
A. 仅增大电容器的电容时,放电电流峰值不变
B. 在时间内,电容器的电荷量增加,极板间电场强度增大
C. 换用阻值更小的电阻时,充电达到稳态的过程中,图像与时间轴围成的总面积会减小
D. 考虑电源内阻时,接1端,足够长时间后,电容器电压小于电源电动势
6. 某传感器正常工作时需要用到恒流源(输出的电流大小、方向均不变)。如图所示,为阻值不变的传感器,为定值电阻,光敏电阻阻值随光照强度的增大而减小,为电容器,电表均为理想电表。闭合开关,在光照强度减小过程中( )
A. 两端电压减小 B. 电容器所带电荷量减小
C. 恒流源的输出功率不变 D. 和的示数变化量之比的绝对值
7. 如图所示,平面内充满沿轴正方向的匀强电场,原点处的粒子源以不同的初速度沿轴发射多个比荷均为的正电粒子。将粒子在电场中运动速率相同的位置连接起来,得到一条平滑闭合曲线。曲线、对应的速率分别为、(未知),直线与、交于、两点,、的电势差为。若与轴交于,不考虑粒子重力及粒子间相互作用,则( )
A. 电场强度大小为
B. 点的坐标为
C.
D. 能到达曲线最右端的粒子,到达该点时速度方向与轴夹角为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 中国天眼发现脉冲星J1856—0039所在的双中子星系统,其简化结构如图所示。可视为质点的双星P、Q绕连线上的点做周期相同的匀速圆周运动。P、Q质量分别为、,两球心距离为,万有引力常量为,则( )
A. Q的运动半径为
B. Q的运动周期为
C. P、Q分别与点的连线在相等时间内扫过的面积之比为
D. 若Q释放物质被P全部吸收,球心距离保持不变,则Q做圆周运动的周期变大
9. 如图所示,一质量为的木箱静止在光滑水平面上,内部有三段内径相同的光滑管道,三段管道均在同一竖直平面内且平滑连接。为倾斜直管道,其水平投影为,为水平直管道,为四分之一圆弧管道,圆心为。现将一个质量为、直径略小于管道内径的光滑小球,从点静止释放,已知,,,管道内径远小于,重力加速度为,取。则小球( )
A. 由点下滑到点的过程中,小球和木箱组成的系统动量守恒
B. 在段的运动时间为
C. 在点落地前瞬间的速率为
D. 由点下滑到点的过程中,木箱相对于地面移动的位移为
10. 芯片制造设备的离子偏转室中有一个圆弧形防护壁,在如题图所示的截面内建立直角坐标系。圆弧壁半径为,圆心位于原点处,点在正半轴上。偏转室中存在沿轴正方向、强度大小为的匀强电场(未画出)。现有一质量为、电荷量为的正离子(忽略重力),从点以大小为的初速度,与轴正方向成角度射入电场。为避免离子高速撞击防护壁造成损伤,现调节使离子击中圆弧壁点时的速率最小,则( )
A.
B. 离子在点的电势能小于在点的
C. 离子击中圆弧壁时的最小速率为
D. 点纵坐标为
三、非选择题:本题共5小题,共57分。
某物理兴趣小组在实验室借得了单摆和传感器等实验装置,为研究物体运动过程中的冲量、动量、能量问题,设计了11~12题实验:
11. 某同学设计了“摆式摩擦因数测量仪”估测轮胎与地面间的动摩擦因数,装置如图甲所示。测量仪固定于水平地面上,带有刻度盘的支架通过细杆连接摆锤。摆锤底部贴有轮胎橡胶片,总质量;连接摆锤的细杆可绕转轴在竖直平面内无摩擦地转动,摆锤重心到点距离;已知重力加速度。某次测量时,将摆锤从与等高的位置静止释放。摆锤下摆到最低点时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离,记录后续摆锤的最高位置。通过计算机测得摆锤离开地面后瞬间的速度大小为。
(1)不计空气阻力,摆锤与地面接触前瞬间的动量表达式为__________(用题中的字母表示)。
(2)传感器(连接计算机,未画出)测得摆锤对地面的压力随时间的变化规律如图乙所示,可知在摆锤与地面接触挤压的时间内,图线与横轴所围面积约为10个格子的面积,则摆锤对地面的压力的冲量大小约为__________。
(3)估算出橡胶片与地面之间的动摩擦因数约为__________(保留两位有效数字)。
12. 某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。将一量角器固定在支架的竖直杆上,量角器的刻度线与竖直杆对齐,量角器在竖直面内。在量角器的圆心上方位置固定一个力传感器,将长为的不可伸长细线一端固定在力传感器上,悬点刚好与量角器的圆心重合,另一端与质量为的小钢球相连。当地重力加速度为。
(1)用螺旋测微器测出小球的直径,示数如图乙所示,则小球直径__________。
(2)若小球由静止释放时,细线与竖直方向的夹角为,小球在竖直面内摆动过程中,力传感器显示细线拉力的最小值为、最大值为,可知__________(用、和表示);小球运动过程中的最大动能__________(用、、、和表示)。
(3)要验证小球从细线拉力最小的位置到拉力最大的位置的过程中机械能守恒,只要验证表达式__________(用、、和表示)在误差允许的范围内成立即可。
(4)若仅进行以下操作后,在误差允许范围内,仍然可以验证机械能守恒定律的是__________。
A. 将钢球换成轻质塑料球 B. 将细线换成弹性绳
C. 不测量小球的直径 D. 钢球释放时存在初速度
13. “虚接”是常见的电路故障,如图所示,电阻、并联在电压为的恒压电源两端。电路中的处由于某种原因形成了虚接,造成该处接触电阻在之间不稳定变化,可等效为电阻,与的电阻,求:
(1)外电路总电阻的变化范围;
(2)当,电阻消耗的功率。
14. 如图所示,水平传送带以的速度顺时针转动。可视为质点的小物体、的质量均为,由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,时刻在传送带左端具有向右的速度,此时也具有向上的初速度,与定滑轮间的绳水平,不计定滑轮质量和摩擦。与传送带间的动摩擦因数,传送带两端距离,绳足够长,重力加速度。求:
(1)刚滑上传送带时的加速度大小;
(2)离开传送带时的速度大小;
(3)从时刻到离开传送带,在传送带上留下的划痕长度。
15. 如图甲所示,两金属板水平放置,间距为。在不加电压时,将质量为的球形带电油滴A从上板中央小孔处静止释放,由于空气阻力A最终以速率匀速穿过下极板的小孔。闭合开关且稳定后,两板间电压恒为,第二次将A从点静止释放,最终以更大的速率匀速下落至小孔。已知两板间电场为匀强电场,油滴受到的空气阻力大小(为未知常量,为油滴半径,为油滴速率),方向始终与油滴运动方向相反,不计浮力,重力加速度为。
(1)求A的电性和电量大小;
(2)从第二次释放A直到其匀速下落至小孔的过程,求空气阻力对做的功;
(3)保持两板间电压为,第三次将A从点静止释放,同时将另一密度相同的球形带电油滴B从小孔上方某处静止释放,之后两油滴在两板间对向相碰。不考虑AB的库仑力,碰前,两油滴均已匀速运动,碰后两油滴立即融合成新的球形油滴C并向上运动,其速度随位移变化关系如图乙所示。
①在图丙中定性画出C的加速度大小随速度变化关系;
②求B的质量和C上升的最大高度。
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