内容正文:
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:本大题共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.
1.三个力的关系如图所示,则这三个力的关系可以理解为( )
A.是与的合力 B.是与的合力
C.是与的合力 D.这三个力的合力为零
2.两块静止的带异种电荷的导体处于静电平衡状态,二者间电场线的分布情况如图所示,其中a、d两点在导体表面,b、c两点在电场中,e点在右侧导体内部.选无限远处为零势点,则下列说法一定正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图,起重机将静止在O点的重物竖直向上吊起.O到P过程重物做匀加速直线运动,到P点时拉力的功率开始保持不变,并以此功率继续将重物拉到Q点.已知O到P与P到Q的时间相等,设O到P段拉力对重物做的功为,P到Q段拉力对重物做的功为,则等于( )
A. B. C. D.
4.如图,水平、正对放置的两平行金属板间存在匀强电场,带电粒子A从下极板边缘P点以初动能水平向右入射,飞出极板间区域时动能为.相同带电粒子B从P点以相同方式入射,但初动能为.不考虑电场的边缘效应,则B粒子飞出极板间区域时的动能为( )
A. B. C. D.不知是否考虑重力,故无法计算
5.“星下点”是卫星与地心连线跟地面的交点.某倾斜圆轨道卫星的星下点在某时刻第一次经过赤道且向东北方向移动,经一段时间后第二次经过赤道且向东南方向移动,如图(图中下方度数为地球经度).设地球的自转周期为,则该卫星绕地球公转的周期为( )
A.6 h B.8 h C.12 h D.16 h
6.如图,质量分别为、的可视为质点的滑块A、B通过轻质橡皮绳相连,放置于光滑水平面上,橡皮绳原来松弛.某时刻给B一水平向左的初速度,A与B发生弹性碰撞后相互远离,当橡皮绳中的张力超过其能承受的最大值时,橡皮绳断裂.则橡皮绳断裂前瞬间A的速度大小可能为( )
A. B. C. D.
7.如图,安装有四分之一光滑圆弧轨道的滑块质量为,放置在粗糙的水平地面上,圆弧轨道处于竖直面内,其上端点所在半径水平.现将质量为的小球(视为质点)从轨道的上端点由静止释放,为保证小球下滑过程中滑块与地面不发生相对滑动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则地面与滑块间的动摩擦因数至少为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本大题共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.如图所示电路中,小灯泡与两个电阻的阻值均为,为单刀三掷开关.其中触点为悬空触点,俗称“空脚”.不考虑小灯泡电阻的变化,现闭合,将分别置于、、三处,下列说法正确的是( )
A.置于处时,小灯泡的亮度最高 B.置于处时,电源电流最大
C.置于处时,路端电压最小 D.置于处时,电源的焦耳热功率最大
9.两条等长绝缘细线将两个带电小球(视为质点)悬挂在天花板上,空间存在水平方向的匀强电场.静止时姿态如图所示,处于天花板上悬挂点的正下方.两球的质量、电荷量的绝对值分别为、、、,上、下两细线的拉力大小分别为、,则下列关系成立的是( )
A. B. C. D.
10.“飞行时间质谱仪”广泛应用于工业、医疗等行业进行物质的鉴别.如图,样品离子源的带电粒子从P板小孔飘入(初速度不计)P、Q两板间的加速电场,加速电压为U.经极短时间加速后从Q板小孔飞入漂移管,漂移管内为无场区域,然后进入电场强度为E的反射电场,粒子在反射电场中先减速到零再反向加速后又经漂移管回到Q板小孔.传感器与高精度电子表可精确测量粒子从Q板小孔出发又回到Q板小孔的时间T.不计粒子间的相互作用及粒子重力,整个装置处于真空室内.则下列说法正确的有( )
A.对同一加速电压U,比荷不同的粒子,T一定不同
B.对同一加速电压U,比荷不同的粒子,T可能相同
C.对同一种粒子,若加速电压U不同,则T一定不同
D.对同一种粒子,若加速电压U不同,则T可能相同
三、非选择题:共5小题,共57分.
11.(8分)某实验小组利用如图甲所示电路研究电容器充放电的规律,E为电源(有内阻),S为单刀双掷开关,R为定值电阻,A为电流传感器,V为电压传感器,C为平行板电容器.不考虑传感器对电路的影响.
(1)连接好电路后,将S掷于1,可观察电容器的______(选填“充电”或“放电”)现象.
(2)充电过程中,某物理量随时间变化的情况如图乙,则该物理量可能是______(单选).
A.电压传感器所测电压 B.电流传感器所测电流
C.电容器两极板间的场强 D.电容器所容纳电荷量
(3)若图乙中曲线与坐标轴所围成的面积S表示电荷量,则得出这一结论主要采用的方法是______(单选).
A.微元法,再求和 B.控制变量法 C.理想模型法 D.小量放大法
(4)若电容器所容纳电荷量为Q,两极板间电压为U,则电容器所储存的电场能.现用U、I、分别表示电容器放电过程中传感器所测电压、电流的大小及电容器所储存的电场能.则该过程中下列图像可能正确的是______(多选).
A. B.
C. D.
12.(8分)一研究性学习小组采用如图所示的装置验证正碰时的动量守恒.先将质量为的入射小钢球a从斜槽轨道上某位置由静止释放多次,从轨道末端点水平飞出,在四分之一圆弧轨道OQ上得到平均落点P.再把质量为的被碰小钢球b放在斜槽轨道末端,此时小钢球b的球心恰好位于圆弧轨道OQ的圆心上.让入射小钢球a仍由静止释放,和被碰小钢球b相碰,碰后瞬间a球速度方向水平向右.两球分别落在圆弧轨道的不同位置上,重复多次,得到到平均落点M、N.用量角器量出、、与竖直方向的夹角分别为、、.
(1)关于本实验,下列说法正确的有______(多选).
A.为保证碰撞后入射小球速度方向不反向,应使入射小球a的质量大于被碰小球b的质量
B.为实现两球对心正碰,小球a的半径应当大于小球b的半径
C.斜槽轨道不需要绝对光滑,但轨道末端必须保持水平
D.入射小球每次释放的位置可以不相同
(2)若两球碰撞时动量守恒,应满足的关系式为______(用题中所给物理量的符号表示).
(3)若两球碰撞为弹性碰撞,应满足的关系式为______(只用题中角度、、表示).
13.(10分)如图甲所示,某舰载机质量.舰载机经弹射助推后获得一定初速度,随后在恒定推力作用下做匀加速直线滑行,用时滑行后离舰升空.已知舰载机滑行过程中受到的平均阻力恒为自身重力的0.05倍,重力加速度.
(1)求舰载机离舰瞬间发动机推力对其做功的瞬时功率;
(2)若该舰载机在航母上降落时着舰速度为,为保证其能沿航母上的直线跑道减速前进100 m恰好停止,采用了阻拦装置,使舰载机所受总阻力随位移变化关系如图乙所示,求图中最大阻力值.
14.(13分)如图为某种治疗肿瘤的医学装置原理图:粒子由静止出发,先经过加速电场,再进入四分之一圆弧辐向电场做匀速圆周运动,从P点竖直向上进入水平向右的匀强电场圆形区域,最终轰击肿瘤靶区Q点.已知:轨迹位置处辐向电场场强大小为,方向沿半径指向圆心,圆弧轨道内轨迹半径;圆形区域圆心,圆与相切于P点,圆形区域半径,Q点距直线的距离为;质子质量,电荷量;碳原子核质量,电荷量.不计重力、粒子间相互作用.
(1)用长度为的直线加速器(内加匀强电场)给质子加速,要使质子由静止被加速到,求加速电场的电场强度大小;
(2)质子经过辐向电场后从P点竖直向上射入圆形匀强电场区域,最终击中Q点,求圆形区域内匀强电场的电场强度大小;
(3)若用(2)中装置参数,将质子换成碳原子核,求碳原子核经原来轨迹到达Q点时的动能.
15.(18分)一足够长的固定斜面倾角为,底部有垂直斜面的挡板P.物块A、B、C质量均为,与斜面间均无摩擦;物块D质量,与斜面间动摩擦因数.A、B用劲度系数的轻弹簧连接,B紧靠挡板P.初始时A、B、D静止,C在A上方L处(L未知),如图所示.物块均可视为质点,取重力加速度,弹簧始终在弹性限度内,弹性势能的表达式为(其中x为弹簧的形变量).
(1)C由静止释放,与A发生完全非弹性碰撞后黏在一起.物块A在被碰撞后的运动过程中,物块B恰好能脱离挡板P.
①求C与A碰撞后瞬间的总动能与C碰前瞬间动能之比;
②求L的大小.
(2)另取初始状态:A、B、D静止,C在A、D之间.始终对C施加沿斜面向上的恒力,同时给C一个沿斜面向上的初速度,C与A、C与D之间的碰撞均为弹性碰撞,D每次被碰后沿斜面向上运动,速度减为零后静止,直到再次被C碰撞.求整个过程中D运动的总路程和A运动的总路程.
物理参考答案
选择题:共10小题,共43分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题5分,全部选对的给5分,选对但不全的给3分,有选错的给0分.
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
A
B
B
C
D
AC
BC
AD
【解析】
1.由图知与首尾相连,由的箭尾指向的箭头,所以是与的合力,因此A正确.
2.此为非匀强电场,且不知b点与两块导体的精确位置关系,故无法用公式(U=Ed计算及比较电压,A不一定正确;
从图中看出c点附近的电场线明显比b点附近密集,所以c点的电场强度较大,B正确;
此为非匀强电场,且不知b、c点与两块导体的精确位置关系,故无法用公式U=Ed计算电压进而比较电势,C不一定正确;
看图片右侧电场线,可知右侧导体比右边无限远处电势低,即右侧导体电势小于零,右侧导体为等势体,则,D错.
3.O到P过程拉力的功率为Fv=m(g+a)v=m(g+a)at,即拉力的功率与时间成正比,P到Q过程拉力的功率保持不变.画出全程拉力的P-t图像可由面积之比得到拉力的功之比为1∶2.
4.相同带电粒子在板间所受合力相同,则加速度相同.B的初速度变为A的3倍,则板间运动时间变为A的,根据知竖直分位移变成A的,根据知动能增加量变为A的,则.
5.该时段内,卫星转圈,且比地球多转120°即圈,则地球自转圈数为圈,则这段时间,即卫星转半圈花4h,所以卫星公转周期为8h.
6.由双守恒方程可算出A、B碰后的速度分别为、,方向均向左,若橡皮绳不断,则A、B共速时橡皮绳最长,该共同速度为.橡皮绳一定在被拉长到最长时或之前断裂,则断裂时A的速度大小一定在与之间,故选C.
7.设小球划过的圆心角为,有:;,得,则;.对滑块:;.设即将打滑有:,由数学知识知,当时,μ存在最大值为,即“临界μ”的最大值为,则“实际μ”应大于或等于该值.
8.置于a处时,流过小灯泡的电流最大,故最亮,A对;
置于c处时,外电阻最小,电源电流最大,B错;
置于c处时,外电阻最小,电源电流最大,内电压最大,路端电压最小,C对;
置于c处时,外电阻最小,电源电流最大,由焦耳定律知焦耳热功率最大,D错.
9.易知两小球带异种电荷.设绳与竖直方向的夹角为,对两球整体有;对有,两式相比得,得,B对.
对两球整体有;对有,两式对比可得.
10.加速过程有,漂移管内有,反射电场中有, 则,观察该结果,发现U相同时,;相同时,T是关于的双勾函数,所以AD正确.
非选择题:共5小题,共57分.
11.(每空2分,共8分)(1)充电 (2)B (3)A (4)BD
【解析】(1)S掷于1,电容器与电源相连,可观察充电现象.
(2)充电过程中,选项罗列的四个物理量中,只有电流可能减小.
(3)易知纵轴为电流,将该过程的时间分成很多份,每份时间极短,电流可视为恒定,根据平均电流的定义知竖窄条面积,两边求和得S=Q,由此推导知所用方法是先微元,再求和.
(4)由,可知B对;放电时电源断开,电阻R接入电容器回路,有 ,D对.
12.(8分)(1)AC(2分)
(2)(3分)
(3)(3分)
【解析】(2)设小球从斜槽末端做平抛运动的初速度为,落在圆弧面上时落点与圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,则有,,解得,两球碰撞时动量守恒,应满足,整理可得或.
(3)弹性碰撞同时满足动量守恒、动能守恒,联立消去质量,得到分离速度等于接近速度,也就是,代入速度表达式得
13.(10分)解:(1)由,得:v=80m/s ①
②
③
F-f=ma, ④
离舰瞬时功率 ⑤
(2)阻力—位移图像,图像面积等于阻力做功的大小
全过程动能定理,末速度为0
⑥
得 ⑦
评分标准:本题共10分.正确得出⑥式给3分,正确得出⑤式给2分,其余各式各给1分.
14.(13分)解:(1)由动能定理: ①
②
(2)辐向电场提供向心力: ③
偏转电场几何关系:,代入y=0.4R得:
x=0.8R ④
粒子在圆形电场区域做类平抛运动,竖直方向匀速直线运动,水平方向匀加速直线运动,
列方程:
y=vt ⑤
⑥
⑦
联立解得: ⑧
(3)碳原子核(12m,6q):
辐向电场向心力: ⑨
碳原子核初动能: ⑩
电场力做功: ⑪
碳原子核末动能: ⑫
(若考生证明碳原子核走原轨迹不另给分)
评分标准:本题共13分.正确得出①式给2分,其余各式各给1分.
15.(18分)解:(1)①设C与A碰撞前后的速度为v和v',由动量守恒有mv=2mv' ①
则C与A碰撞后瞬间的总动能与C碰前瞬间动能之比为 ②
②初始A静止,有 ③
C由静止释放,由动能定理, ④
C与A碰后一起沿斜面先向下后向上运动,到达最高点时速度为零,B恰好脱离挡板此时对B有 ⑤
从C与A碰撞后瞬间到B恰好脱离挡板,弹簧初末形变量大小相等,弹性势能相等这一过程对系统由机械能守恒, ⑥
联立以上各式可得L=0.4m ⑦
(2)C受到沿斜面向上的恒力F=5N=mgsinθ
因此C受到的合力为零,除碰撞之外保持匀速直线运动或静止
C向上与D第一次碰撞,由动量守恒 ⑧
机械能守恒 ⑨
解得
碰后D减速到停下由动能定理, ⑩
可得
C反弹后向下匀速运动,与A发生弹性碰撞,C、A质量相等,速度交换,碰后C静止A以的速度向下运动,运动后速度减为0
对A和弹簧的系统由机械能守恒 ⑪
化简后可得,解得
A反弹后与静止的C碰撞前速度恢复为,弹性碰撞后速度交换,碰后A静止
C向上以匀速,与静止的D发生第二次碰撞
由弹性碰撞, ⑫
即每次C与D弹性碰撞后,C反弹速度大小变为原来的,D获得速度为C碰前速度的
因此第n次C与D碰撞前速度,
第n次D获得速度
第n次A获得速度 ⑬
对D第n次减速过程,
可得
D运动的总路程 ⑭
第n次A获得速度后,向下运动后速度减为0
由A和弹簧机械能守恒的化简式
可得
A运动的总路程 ⑮
评分标准:本题共18分.正确得出①、⑥、⑮式各给2分,其余各式各给1分.
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