辽宁辽西部分重点高中2026-2027学年高三上学期10月阶段检测物理试题
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内容正文:
2026-2027学年度高中同步月考测试卷
高三物理
考试时间:90分钟 满分:100分
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试题卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷 (选择题 共 46分)
一、选择题:(本题共10小题,共46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6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1.关于胡克定律及相关物理学史,下列说法正确的是( )
A.胡克定律是由英国物理学家牛顿在1687年发现的
B.弹簧的劲度系数由弹簧的材料、粗细、长度等因素决定,与弹簧所受的弹力和形变量无关
C.在国际单位制中,劲度系数的单位是,该单位是基本单位
D.根据胡克定律可知,弹簧的弹力与弹簧的长度成正比
2.如图,机器人在高度为的固定点以速率水平向右抛出甲球,另一小朋友在距机器人处(水平方向)从高为的固定点以速率竖直向上抛出乙球。两球均视为质点,不计空气阻力,重力加速度大小为,则要在乙球上升过程中遇到甲球,需要满足的条件是( )
A.且
B.且
C.且
D.且
3.如图甲所示,质量为1.5 kg的物块放在粗糙水平面上,在水平向右的拉力作用下从静止开始运动,拉力大小随物块运动的位移变化规律如图乙所示,当拉力为零时,物块的速度也恰好为零,重力加速度大小为,下面说法正确的是( )
A.物块先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动
B.拉力对物块先做正功后做负功
C.拉力在0~4 m内所做的功为8 J
D.地面与物块间的动摩擦因数
4.如图为某一定质量的理想气体循环过程的图像,从状态a经过状态b、c又回到状态a,已知状态a、c的温度相同,下列说法正确的是( )
A.过程中,气体分子的平均速率变大
B.过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
C.过程中气体内能保持不变
D.一个循环过程中,吸收的热量大于放出的热量
5.两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.
6.如图所示,光滑水平面上矩形区域存在竖直向上的匀强磁场,长方形宽为L。正方形线框abcd质量为m,总电阻为R,粗细均匀。某时刻开始线框受水平向左的恒力F,使线框在矩形区域右侧从静止开始水平向左运动。cd边进入矩形区域时速度为v,且直到ab边离开矩形区域时,速度始终为v。bc边始终垂直磁场左、右边界,则( )
A.边到磁场右边界时间为
B.边到磁场右边界的距离为
C.线框边长为
D.磁感应强度大小为
7.恒星探测任务中,天文学家利用两颗卫星a、b,环绕恒星c并采集其赤道表面的观测数据。已知两颗卫星质量均为,在恒星同一赤道平面内、沿同一方向做匀速圆周运动。卫星搭载广角成像探测器,探测器在视线范围内最大程度采集恒星赤道表面信息。设恒星c的半径为,其赤道表面重力加速度大小为。初始时刻,两颗卫星与恒星的中心共线,卫星a、b运动的动能均为 。不计卫星间的相互作用,忽略恒星自转,则要使恒星赤道表面全部区域都被探测器采集到信息,那么所需的最短时间为( )
A. B. C. D.
8.一列简谐横波在时的波形图如图所示,此时处的质点P位于平衡位置且沿y轴正方向运动,经过1s第一次回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A.波沿x轴负方向传播
B.波的传播速度为4m/s
C.一个周期内质点P运动的路程为4m
D.该波通过3.5m的障碍物时,会发生明显的衍射现象
9.如图所示,在平面内,区域存在匀强电场,电场强度大小为、方向沿轴负方向;在区域,有一个以为圆心、为半径的半圆形区域,半圆形区域内既无电场也无磁场,半圆形区域外存在匀强磁场,磁场方向垂直于平面向里。一质量为、电荷量为的带电粒子从坐标为的点静止释放,之后从坐标为的点第一次射出磁场。不计粒子重力,则( )
A.该粒子带负电
B.粒子第一次进入磁场时的速度大小为
C.磁场的磁感应强度大小为
D.粒子第二次射出磁场时的位置坐标为
10.如图为某智能分装系统工作原理示意图,每个散货经倾斜传送带由底端运动到顶端后抛出,进一步分拣实现按规格分装。倾斜传送带与水平地面夹角为,以速度匀速运行,、两端相距。若以相同的时间间隔将质量的散货无速度放置在倾斜传送带底端,从放上某一个散货开始计时,每当有一个散货从顶端抛出的瞬间,刚好在底端再放置一个新的散货。已知散货与倾斜传送带间的动摩擦因数,到达顶端前已与传送带共速。下列说法正确的是( )
A.散货在传送带上运动时,一直受到沿传送带向上的摩擦力
B.传送带上始终有8个散货
C.两个散货间的最小距离为
D.满载时与空载时相比,电动机多输出的功率为
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.某实验小组设计了探究圆周运动规律并测量滑块与纸面间动摩擦因数的实验装置,如图(a)所示。水平实验台上依次放上复写纸、白纸并用图钉固定,中央固定拉力传感器;实验小滑块内置脉冲放电装置,可通过滑块下方放电针发出频率为的高压电脉冲;拉力传感器中心转轴通过水平轻绳与滑块连接。
(1)启动放电开关后给滑块一个垂直于绳的初速度,滑块绕运动,在白纸上留下一系列点迹。以为第一个点,按打点先后顺序每隔4个点取一个计数点,得到、、、等计数点如图(b)所示,则相邻计数点之间的时间间隔__________(用表示)。
(2)将圆弧轨迹沿切线展开,由测量结果可得滑块可等效做匀减速直线运动。图(b)中依次测得、、、与间的夹角分别为、、、。则滑块经过点时的角速度大小__________(用、、表示)。
(3)图(c)为拉力传感器测得的拉力大小随时间变化的图像,由图(c)可读得滑块经过点时绳的拉力大小为,已知到各点迹的平均距离,结合(2)中结果,可得滑块质量__________;已知重力加速度大小为,还可测得滑块与纸面间的动摩擦因数__________(用题中所给物理量表示)。
12.某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示,在玻璃砖一侧插上大头针P1,P2,确定入射光线AO。现需在玻璃砖的另一侧插上P3和P4两枚大头针,以确定光在玻璃砖中的折射光线。
(1)下列确定P3,P4位置的方法正确的是_________。
A.透过玻璃砖观察,使P3仅挡住P2的像
B.透过玻璃砖观察,使P3挡住P1、P2的像
C.透过玻璃砖观察,使P4仅挡住P3的像
D.透过玻璃砖观察,使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)同学们在确定入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO′延长线于C点,过A点和C点作法线NN′的垂线,分别交NN′于B点和D点,并测得AB=7.60 cm,CD=5.00 cm,则该玻璃的折射率n=_________。
(3)同学们突发奇想,用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验,两者的AC面是平行放置的,如图乙所示。插针位置P1、P2的连线垂直于AB面,若其他操作均正确,在图乙中右边的插针应该是_________。若仅在两直角三棱镜斜边AC之间的间隙充满某种液体(n液>n玻),右边的插针可能是_________。(两空均选填“P3P4”、“P5P6”、“P7P8”或“P9P10”)
13.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点平滑连接,导轨半径为R,一个质量为m的小球将弹簧压缩至A处。小球从A处由静止释放被弹开后,经过B点进入导轨时对导轨的压力大小为9mg,然后小球沿轨道向上运动恰能运动到C点(已知重力加速度为g),求:
(1)释放小球前弹簧的弹性势能Ep;
(2)小球从B运动到C的过程中克服摩擦阻力做的功Wf。
14.如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为,导轨平面与水平面成角,上端连接阻值的电阻;质量为、阻值的匀质金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。()
(1)保持ab棒静止,在0~4 s内,通过金属棒ab的电流大小和方向;
(2)为了保持ab棒静止,需要在棒的中点施加一垂直于棒且平行于导轨平面的外力F,求2 s时外力F的大小和方向;
(3)5 s后撤去外力,金属棒由静止开始向下滑动,滑行1.1 m恰好匀速运动,求在此过程中电阻R上产生的焦耳热QR=?及此过程的运动时间t=?
15.原子核衰变时放出看不见的射线,为探测这种射线,可以用云室来显示它们的径迹,我们将其抽象成如图甲、乙所示:一静止的铀核置于O点,y轴为真空区域匀强磁场的边界(y轴上也有磁场),铀核放出一个初速度大小为v0、质量为m、电量为q(带两个正电)的α粒子后衰变成一个质量为M的钍核。设真空中的光速为c,不计粒子的重力和相对论效应,衰变放出的核能全部转变成钍核和带电粒子的动能。已知,,,元电荷。
(1)写出该衰变的核反应方程式并计算衰变过程的质量亏损的表达式(用题干中字母表示);
(2)若甲图中中间磁场区域的磁感应强度为B,上下两个区域的磁场区域的磁感应强度为4B,(坐标轴上也存在磁场)。中间磁场宽度为,α粒子初速度v0的方向与水平方向成30°,在O点右侧水平坐标为X0处放置固定一个足够长竖直挡板,粒子与挡板接触后发生弹性碰撞(竖直分速度不变,水平分速度大小不变方向反向),要使粒子能回到出发点O,求满足条件的所有X0位置坐标;
(3)如图乙所示,若磁场左边界为y轴,磁感应强度为B,α粒子初速度v0的方向为水平向右,粒子在磁场中运动受到与速度方向相反、大小不变的阻力,且粒子恰好不能从y轴飞出磁场,求α粒子运动到y轴的时间t及粒子飞出磁场时的位置坐标。(,,)
第6页,共8页
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2026-2027学年度高中同步月考测试卷
高三物理
考试时间:90分钟 满分:100分
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试题卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷 (选择题 共 46分)
一、选择题:(本题共10小题,共46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6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
1.关于胡克定律及相关物理学史,下列说法正确的是( )
A.胡克定律是由英国物理学家牛顿在1687年发现的
B.弹簧的劲度系数由弹簧的材料、粗细、长度等因素决定,与弹簧所受的弹力和形变量无关
C.在国际单位制中,劲度系数的单位是,该单位是基本单位
D.根据胡克定律可知,弹簧的弹力与弹簧的长度成正比
【答案】B
【详解】A.胡克定律是由英国物理学家胡克发现的,不是牛顿;牛顿在1687年发表《自然哲学的数学原理》,故A错误;
B.弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹簧的材料、粗细、长度等因素有关,与弹簧所受的弹力和形变量无关,故B正确;
C.在国际单位制中,力的单位是导出单位,因此也是导出单位,而不是基本单位,故C错误;
D.胡克定律中,表示弹簧的形变量(伸长量或压缩量),不是弹簧的长度,弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比,故D错误。
故选B。
2.如图,机器人在高度为的固定点以速率水平向右抛出甲球,另一小朋友在距机器人处(水平方向)从高为的固定点以速率竖直向上抛出乙球。两球均视为质点,不计空气阻力,重力加速度大小为,则要在乙球上升过程中遇到甲球,需要满足的条件是( )
A.且
B.且
C.且
D.且
【答案】D
【详解】甲做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,要两球相遇,甲的水平位移必须等于两抛出点的水平间距,因此相遇时间满足
解得
甲竖直方向做自由落体运动,时刻离地面高度为
乙做竖直上抛运动,时刻离地面高度为
相遇时有
联立可得
将代入可得
乙球上升到最高点的时间为
要求相遇发生在乙上升过程中,需要满足相遇时间
可得
结合
解得
故选D。
3.如图甲所示,质量为1.5 kg的物块放在粗糙水平面上,在水平向右的拉力作用下从静止开始运动,拉力大小随物块运动的位移变化规律如图乙所示,当拉力为零时,物块的速度也恰好为零,重力加速度大小为,下面说法正确的是( )
A.物块先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动
B.拉力对物块先做正功后做负功
C.拉力在0~4 m内所做的功为8 J
D.地面与物块间的动摩擦因数
【答案】D
【详解】A.在内,由图乙知拉力恒定,滑动摩擦力也恒定,由牛顿第二定律
知加速度恒定,物块做匀加速直线运动;在内随线性减小,合力不断变化,加速度变化,物块先做加速度减小的加速运动、后做加速度增大的减速运动,不是匀减速直线运动,故A错误;
B.拉力的方向始终水平向右,与位移方向相同,由
且知拉力对物块始终做正功,故B错误;
C.图线与轴所围的面积表示拉力做的功,内图形为梯形,,故C错误;
D.全程物块初、末速度均为零,动能变化为零,由动能定理
代入、、、,解得,故D正确。
故选D。
4.如图为某一定质量的理想气体循环过程的图像,从状态a经过状态b、c又回到状态a,已知状态a、c的温度相同,下列说法正确的是( )
A.过程中,气体分子的平均速率变大
B.过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
C.过程中气体内能保持不变
D.一个循环过程中,吸收的热量大于放出的热量
【答案】B
【详解】A.为等容过程,气体体积不变、压强减小。 根据查理定律
可知气体温度降低。温度是分子平均动能的标志,温度降低则气体分子平均动能减小,因此气体分子的平均速率变小,故A错误;
B.已知状态、温度相同,而点温度低于点温度,因此过程气体温度升高,分子平均速率增大。 从压强的微观本质分析:气体压强由分子平均动能和单位时间内撞击单位面积器壁的分子数共同决定,现在分子平均动能增大,但气体压强反而减小,说明单位时间内撞击单位面积器壁的分子数一定减少,故B正确;
C.理想气体的内能仅由温度决定。虽然已知状态、温度相同,但过程并非为等温过程。由理想气体状态方程
可知的直线上任意点的乘积先增大后减小,说明温度先升高后降低;而理想气体内能仅由温度决定,因此内能先增大后减小,并非保持不变,故C错误;
D.图像中,过程曲线与轴围成的面积表示气体对外做的功。为等容过程,气体做功为;为体积膨胀过程,气体对外做功,功的大小为段与轴围成的面积;为体积压缩过程,外界对气体做功,功的大小为段与轴围成的梯形面积。对比可知,一个循环中外界对气体做的总功为正。循环过程气体回到初始状态,内能变化,根据热力学第一定律
(为外界对气体做的功,为气体吸收的热量),可得
说明气体总热量为放出,即放出的热量大于吸收的热量,故D错误。
故选B。
5.两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.
【答案】B
【详解】A.此为非匀强电场,且不知b点与两块导体的精确位置关系,故无法用公式计算及比较电压,故A错误;
B.从图中看出c点附近的电场线比b点附近密集,所以c点的电场强度较大,故B正确;
C.沿电场线方向电势降低,b、c两点电势不相等,故C错误;
D.由图可知,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,故D错误。
故选B。
6.如图所示,光滑水平面上矩形区域存在竖直向上的匀强磁场,长方形宽为L。正方形线框abcd质量为m,总电阻为R,粗细均匀。某时刻开始线框受水平向左的恒力F,使线框在矩形区域右侧从静止开始水平向左运动。cd边进入矩形区域时速度为v,且直到ab边离开矩形区域时,速度始终为v。bc边始终垂直磁场左、右边界,则( )
A.边到磁场右边界时间为
B.边到磁场右边界的距离为
C.线框边长为
D.磁感应强度大小为
【答案】D
【详解】AB.在线框的边到达磁场右边界之前,线框内没有感应电流,竖直方向的支持力与重力平衡。以表示线框的加速度,取水平向左为正方向,由牛顿第二定律得,解得
设从开始受力到边到达磁场右边界所用时间为、位移大小为,由初速度为零的匀加速直线运动规律有和
代入加速度得和,故AB错误;
C.设线框边长为。下图比较线框边长小于、或大于磁场宽度时穿越磁场的中间位置
线框边长小于磁场宽度时,会出现全框在场内的一段运动;线框边长大于磁场宽度时,会出现边已出场而边尚未入场的一段运动。两种情况下,框内磁通量均保持不变,没有感应电流,水平方向的恒力将使线框加速,与题设穿越磁场期间始终匀速矛盾。因此线框边长只能为,故C错误;
D.设磁感应强度大小为。线框边长等于磁场宽度,进入和穿出过程中均只有一条竖直边在磁场内。图示为进入磁场时的位置及沿运动方向的受力
设感应电动势大小为,感应电流大小为,安培力的合力大小为。有效切割边长为,速度垂直于导线和磁场,由动生电动势公式得,由闭合电路欧姆定律得,两条水平边在场内的长度相等、电流方向相反,所受安培力相互抵消;场内竖直边所受安培力即为合力,由楞次定律可知其阻碍线框运动,方向水平向右。线框匀速运动,由水平方向的受力平衡得
由安培力公式,联立以上各式得
解得,故D正确。
故选D。
7.恒星探测任务中,天文学家利用两颗卫星a、b,环绕恒星c并采集其赤道表面的观测数据。已知两颗卫星质量均为,在恒星同一赤道平面内、沿同一方向做匀速圆周运动。卫星搭载广角成像探测器,探测器在视线范围内最大程度采集恒星赤道表面信息。设恒星c的半径为,其赤道表面重力加速度大小为。初始时刻,两颗卫星与恒星的中心共线,卫星a、b运动的动能均为 。不计卫星间的相互作用,忽略恒星自转,则要使恒星赤道表面全部区域都被探测器采集到信息,那么所需的最短时间为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设卫星的线速度为,则有
解得
在恒星表面,物体的万有引力等于其重力,则有
卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,则有
联立解得卫星的轨道半径为
卫星运动的周期
卫星的角速度为
由于两颗卫星在同一轨道内同向运动,初始时刻共线,要覆盖恒星赤道全部表面,两颗卫星的观测线需要刚好扫过恒星的全部赤道区域,从卫星位置向恒星做切线,切线与卫星和恒星中心的夹角为,如图所示
由几何知识可得
解得
则单颗卫星能覆盖赤道的圆心角为
所以可知初始共线时两颗卫星探测范围共覆盖的赤道区域,剩余未覆盖区域为,中间各留的缺口,缺口随卫星以同向转动,则扫完缺口所用最短时间满足
解得最短时间
故选A。
8.一列简谐横波在时的波形图如图所示,此时处的质点P位于平衡位置且沿y轴正方向运动,经过1s第一次回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A.波沿x轴负方向传播
B.波的传播速度为4m/s
C.一个周期内质点P运动的路程为4m
D.该波通过3.5m的障碍物时,会发生明显的衍射现象
【答案】AD
【详解】AB.此时处的质点P位于平衡位置且沿y轴正方向运动,根据“上下坡法”可知,波沿x轴负方向传播;从波形图可直接读出波长,时P在平衡位置且沿y轴正方向运动,它离开平衡位置后第一次回到平衡位置的过程是:向上运动到波峰、再向下返回平衡位置,该过程对应半个周期,即
得周期
波速则A正确,B错误;
C.从图中读出振幅
简谐运动中质点一个周期内的路程为,C错误;
D.当障碍物比波长小或与波长接近时,波会发生明显的衍射现象,障碍物尺寸为3.5m,与波长4m相近,因此会发生明显衍射,D正确。
故选AD。
9.如图所示,在平面内,区域存在匀强电场,电场强度大小为、方向沿轴负方向;在区域,有一个以为圆心、为半径的半圆形区域,半圆形区域内既无电场也无磁场,半圆形区域外存在匀强磁场,磁场方向垂直于平面向里。一质量为、电荷量为的带电粒子从坐标为的点静止释放,之后从坐标为的点第一次射出磁场。不计粒子重力,则( )
A.该粒子带负电
B.粒子第一次进入磁场时的速度大小为
C.磁场的磁感应强度大小为
D.粒子第二次射出磁场时的位置坐标为
【答案】BD
【详解】A.粒子从点静止释放后,向轴负方向加速运动进入电场,电场方向本身沿轴负方向,说明粒子受力方向与电场方向一致,因此粒子带正电,故A错误;
B.粒子在的匀强电场中做初速度为0的匀加速直线运动,运动位移为,由动能定理可知
解得粒子第一次进入磁场时的速度大小为,故B正确;
C.粒子沿轴负方向以速度进入区域,先沿直线穿过无场的半圆形区域,从点正下方离开半圆区域进入磁场,之后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,之后从坐标为的点第一次射出磁场,运动轨迹如图所示
由几何关系可得圆周运动的轨道半径满足
解得
结合洛伦兹力提供向心力
解得磁场的磁感应强度大小为,故C错误;
D.设粒子第一次出磁场时速度与轴负方向的夹角为,由几何关系得
解得
故粒子沿轴和轴的速度分别为,
粒子沿轴方向做类竖直上抛运动,由竖直上抛运动规律,可得运动时间
沿轴方向粒子做匀速直线运动,有
联立
解得粒子在轴方向的位移为
粒子第二次进入磁场时,在轴上的坐标为
由运动的对称性可知,粒子沿轴和轴的速度分别为,
因此粒子两次在磁场中的运动轨迹关于轴对称,如图所示
则粒子第二次出磁场的坐标,即为粒子第一次进入磁场的坐标,故D正确。
故选BD。
10.如图为某智能分装系统工作原理示意图,每个散货经倾斜传送带由底端运动到顶端后抛出,进一步分拣实现按规格分装。倾斜传送带与水平地面夹角为,以速度匀速运行,、两端相距。若以相同的时间间隔将质量的散货无速度放置在倾斜传送带底端,从放上某一个散货开始计时,每当有一个散货从顶端抛出的瞬间,刚好在底端再放置一个新的散货。已知散货与倾斜传送带间的动摩擦因数,到达顶端前已与传送带共速。下列说法正确的是( )
A.散货在传送带上运动时,一直受到沿传送带向上的摩擦力
B.传送带上始终有8个散货
C.两个散货间的最小距离为
D.满载时与空载时相比,电动机多输出的功率为
【答案】AD
【详解】A.对刚放上的散货受力分析,由牛顿第二定律
其中
解得
散货加速到与传送带共速的时间为
加速阶段位移
之后散货随传送带匀速运动,匀速位移为
匀速时间
因此单个散货在传送带上总运动时间
散货加速阶段,自身速度小于传送带速度,相对传送带向下滑动,滑动摩擦力沿传送带向上;共速后散货和传送带相对静止,此时
静摩擦力也沿传送带向上,因此全程摩擦力都沿传送带向上,故A正确;
B.由题意得,每当一个散货从B端抛出的瞬间,恰好从底端放上一个新散货,说明散货在传送带上总运动时间等于相邻散货的投放间隔的整数倍;单个散货在传送带运动总时间为10s,投放间隔,因此任意时刻传送带上的散货总数为10个,故B错误。
C.两个先后投放的散货,后一个刚放上去时,前一个已经运动了1s:前1s内前一个散货的位移
二者距离很近;但当后一个散货也完成加速和传送带共速后,两个散货都以匀速运动,相对速度为0,间距保持为,则加速阶段二者的间距会逐渐增大,共速后稳定为10m,即两个散货间的最小距离为1.25m,故C错误;
D.满载时相比空载,电动机多输出的功率等于克服所有散货对传送带的摩擦力做功的功率。每个散货对传送带的摩擦力始终沿传送带向下:加速阶段滑动摩擦力
共速后静摩擦力
稳定时传送带上始终有4个处于加速阶段的散货、6个处于共速阶段的散货,则总摩擦力大小为
因此电动机多输出的功率为,故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.某实验小组设计了探究圆周运动规律并测量滑块与纸面间动摩擦因数的实验装置,如图(a)所示。水平实验台上依次放上复写纸、白纸并用图钉固定,中央固定拉力传感器;实验小滑块内置脉冲放电装置,可通过滑块下方放电针发出频率为的高压电脉冲;拉力传感器中心转轴通过水平轻绳与滑块连接。
(1)启动放电开关后给滑块一个垂直于绳的初速度,滑块绕运动,在白纸上留下一系列点迹。以为第一个点,按打点先后顺序每隔4个点取一个计数点,得到、、、等计数点如图(b)所示,则相邻计数点之间的时间间隔__________(用表示)。
(2)将圆弧轨迹沿切线展开,由测量结果可得滑块可等效做匀减速直线运动。图(b)中依次测得、、、与间的夹角分别为、、、。则滑块经过点时的角速度大小__________(用、、表示)。
(3)图(c)为拉力传感器测得的拉力大小随时间变化的图像,由图(c)可读得滑块经过点时绳的拉力大小为,已知到各点迹的平均距离,结合(2)中结果,可得滑块质量__________;已知重力加速度大小为,还可测得滑块与纸面间的动摩擦因数__________(用题中所给物理量表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)实验小滑块内置脉冲放电装置,可通过滑块下方放电针发出频率为的高压电脉冲,则每打一个点时间间隔,由于题中按打点先后顺序每隔4个点取一个计数点,则相邻计数点之间的时间间隔
(2)设计数点到点的距离为,点到点的弧长,将圆弧轨迹沿切线展开,由测量结果可得滑块可等效做匀减速直线运动,则滑块经过点时的线速度大小
则滑块经过点时的角速度大小
联立解得
(3)[1]滑块做圆周运动,滑块经过点时绳的拉力大小为,方向指向点,由牛顿第二定律得
解得
[2]点到点的弧长,点到点的弧长,将圆弧轨迹沿切线展开,由测量结果可得滑块可等效做匀减速直线运动,则由牛顿第二定律得
且由匀变速直线运动相邻时间间隔的位移差得
解得
12.某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示,在玻璃砖一侧插上大头针P1,P2,确定入射光线AO。现需在玻璃砖的另一侧插上P3和P4两枚大头针,以确定光在玻璃砖中的折射光线。
(1)下列确定P3,P4位置的方法正确的是_________。
A.透过玻璃砖观察,使P3仅挡住P2的像
B.透过玻璃砖观察,使P3挡住P1、P2的像
C.透过玻璃砖观察,使P4仅挡住P3的像
D.透过玻璃砖观察,使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)同学们在确定入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO′延长线于C点,过A点和C点作法线NN′的垂线,分别交NN′于B点和D点,并测得AB=7.60 cm,CD=5.00 cm,则该玻璃的折射率n=_________。
(3)同学们突发奇想,用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验,两者的AC面是平行放置的,如图乙所示。插针位置P1、P2的连线垂直于AB面,若其他操作均正确,在图乙中右边的插针应该是_________。若仅在两直角三棱镜斜边AC之间的间隙充满某种液体(n液>n玻),右边的插针可能是_________。(两空均选填“P3P4”、“P5P6”、“P7P8”或“P9P10”)
【答案】(1)BD
(2)1.52
(3) P3P4 P7P8
【详解】(1)出射光线必须与入射光线共线对应,透过玻璃砖观察时,需要完全挡住、的像,说明在出射光路上;后续需要同时挡住本身,以及、的像,才能保证也在出射光路上。
故选BD。
(2)该玻璃的折射率
(3)[1]把两块同样的玻璃直角三棱镜ABC之间的空气层看作平行“空气砖”,根据折射定律,入射角小于折射角,折射光线远离法线偏折,出射光线与入射光线平行,作出光路图如图所示
可知在图乙中右边的插针应该是;
[2]若仅在两直角三棱镜斜边AC之间的间隙充满某种液体(n液>n玻),根据折射定律,入射角大于折射角,折射光线靠近法线偏折,出射光线与入射光线平行,作出光路图如图所示
右边的插针可能是。
13.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点平滑连接,导轨半径为R,一个质量为m的小球将弹簧压缩至A处。小球从A处由静止释放被弹开后,经过B点进入导轨时对导轨的压力大小为9mg,然后小球沿轨道向上运动恰能运动到C点(已知重力加速度为g),求:
(1)释放小球前弹簧的弹性势能Ep;
(2)小球从B运动到C的过程中克服摩擦阻力做的功Wf。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)小球经过B点时对导轨的压力大小为9mg,根据牛顿第三定律可知,导轨对小球的支持力为
小球在点时,由牛顿第二定律可得
整理得
根据能量守恒可得,弹簧的弹性势能为
(2)小球沿轨道向上运动恰能运动到点,则有
整理得
小球从运动到的过程中,运用动能定理有
解得
14.如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为,导轨平面与水平面成角,上端连接阻值的电阻;质量为、阻值的匀质金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。()
(1)保持ab棒静止,在0~4 s内,通过金属棒ab的电流大小和方向;
(2)为了保持ab棒静止,需要在棒的中点施加一垂直于棒且平行于导轨平面的外力F,求2 s时外力F的大小和方向;
(3)5 s后撤去外力,金属棒由静止开始向下滑动,滑行1.1 m恰好匀速运动,求在此过程中电阻R上产生的焦耳热QR=?及此过程的运动时间t=?
【答案】(1)1A,方向由b→a
(2)1N,方向平行于导轨平面向上
(3)1.5J,1.3s
【详解】(1)在0~4 s内,由法拉第电磁感应定律
由闭合电路欧姆定律
根据楞次定律可知方向由b→a
(2)当t=2 s时,ab棒受到沿斜面向上的安培力
对ab棒受力分析,由平衡条件
方向平行于导轨平面向上。
(3)ab棒沿导轨下滑切割磁感线产生感应电动势,有
产生的感应电流
棒下滑至速度稳定时,棒两端电压也恒定,此时ab棒受力平衡,有
解得
由动能定理得
生成的总焦耳热
电阻R上产生的焦耳热
对棒沿导轨下滑过程用动量定理
其中
解得
15.原子核衰变时放出看不见的射线,为探测这种射线,可以用云室来显示它们的径迹,我们将其抽象成如图甲、乙所示:一静止的铀核置于O点,y轴为真空区域匀强磁场的边界(y轴上也有磁场),铀核放出一个初速度大小为v0、质量为m、电量为q(带两个正电)的α粒子后衰变成一个质量为M的钍核。设真空中的光速为c,不计粒子的重力和相对论效应,衰变放出的核能全部转变成钍核和带电粒子的动能。已知,,,元电荷。
(1)写出该衰变的核反应方程式并计算衰变过程的质量亏损的表达式(用题干中字母表示);
(2)若甲图中中间磁场区域的磁感应强度为B,上下两个区域的磁场区域的磁感应强度为4B,(坐标轴上也存在磁场)。中间磁场宽度为,α粒子初速度v0的方向与水平方向成30°,在O点右侧水平坐标为X0处放置固定一个足够长竖直挡板,粒子与挡板接触后发生弹性碰撞(竖直分速度不变,水平分速度大小不变方向反向),要使粒子能回到出发点O,求满足条件的所有X0位置坐标;
(3)如图乙所示,若磁场左边界为y轴,磁感应强度为B,α粒子初速度v0的方向为水平向右,粒子在磁场中运动受到与速度方向相反、大小不变的阻力,且粒子恰好不能从y轴飞出磁场,求α粒子运动到y轴的时间t及粒子飞出磁场时的位置坐标。(,,)
【答案】(1);
(2)或者,
(3);或
【详解】(1)根据质量数和核电荷数守恒,可得
由动量守恒可知
其中
根据爱因斯坦质能方程有
联立可得质量亏损为。
(2)根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,有,
由几何关系有
则有或者
(3)粒子恰好不能从磁场中飞出,即到达y轴时速度沿y轴负方向。可见粒子转过的角度,由向心力公式可知
粒子运动到磁场左边界的时间;
方法一:粒子受到大小恒定的阻力,即切向加速度
速率均匀减小,角速度不变,转动半径均匀减小,粒子在xoy平面内做螺旋运动。任取时间,减小的半径
转过的角度
则有
可见,该螺旋线上任意一点的圆心在一个半径为r0的基圆上移动,当粒子到达y轴时,曲率半径等于r0,可得;
方法二:记速度与水平方向夹角为θ,则
水平方向上使用动量定理
其中,可得
解得。
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