精品解析:安徽六安第一中学2026-2027学年高三上学期第二次学情自测物理试题
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内容正文:
高三上学期物理第二次月考
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共42分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,每小题4分;第9~10题有多项符合题目要求,每小题5分,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 2024年巴黎奥运会,中国代表团以40金27银24铜共91枚奖牌的优异表现,创造了境外参加奥运会的最佳成绩,下列关于奥运比赛项目中物理知识说法正确的是( )
A. 给正在参加跳水比赛的运动员打分时,裁判们可以把运动员看作质点
B. 羽毛球比赛中运动员击球的最大速度是指瞬时速度
C. 开幕式中升奥运会会旗时,观察到会旗冉冉升起,观察者是以“会旗”为参考系的
D. 在巴黎奥运会游泳项目男子100米自由泳决赛中,我国选手潘展乐以46.40s的成绩夺得冠军,并打破世界纪录。这里的“46.40s”指的是时刻
2. 如图所示为用漆包线绕制的线圈,其中AOB为线圈的中心轴线,O点为线圈的中心,且。当线圈中通入如图所示的电流时,下列说法正确的是( )
A. 若通入恒定直流电,A、B两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
B. 若通入恒定直流电,O点处的磁感应强度小于A点处的磁感应强度
C. 若通入交流电,不同匝的线圈之间可能会互相排斥
D. 若通入交流电,当电流瞬时值增大时,O点处的磁感应强度增大
3. 如图所示,质量为的小球用轻绳、连接,端固定,在端施加拉力,使小球静止。开始时处于水平状态,现把小球向右上方缓慢拉起至绳水平,在整个运动过程中始终保持与的夹角不变。已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 拉力先变大后变小 B. 上的拉力先变小后变大
C. 拉力的最大值为 D. 上的拉力的最小值
4. 如图所示为某宇宙飞船运行轨道变化示意图,飞船先进入近地圆轨道1以第一宇宙速度做匀速圆周运动,再经椭圆轨道2,最终进入圆轨道3,设飞船在轨道1、2、3上运行的周期分别为、、,轨道2分别与轨道1、3相切于、两点。则( )
A.
B. 飞船在轨道2上稳定运行时,点和点加速度大小相同
C. 飞船在轨道2上稳定运行时,经过点的速度小于第一宇宙速度
D.
5. 如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为1:2,在原线圈回路中接阻值为2Ω的电阻R1,副线圈回路中接电阻R2,原线圈输入端接如图乙所示的交流电源,电表均为理想电表,若开关S闭合时,电流表示数为1A,则( )
A. 电压表示数为5V B. 电阻R2消耗的功率为10W
C. 通过电阻R2的交流电频率为100Hz D. 若断开开关S,电压表示数为20V
6. 水袖舞是中国京剧的特技之一,演员通过对水袖的运用来刻画人物。某次表演中演员甩出水袖的波浪可简化为如图乙所示沿x轴方向传播的简谐横波,其中实线为时刻的波形图,虚线为时刻的波形图,波的周期大于0.5s,关于该列简谐波,下列说法正确的是( )
A. 波沿x轴负方向传播
B. 演员手的振动频率为1.2Hz
C. 波传播的速度大小为2.5m/s
D. 若演员手的振动加快,则形成的简谐波波长变长
7. 如图所示,在xOy平面直角坐标系内,OA与x轴的夹角为37,OA足够长,OA与x轴之间存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为,在OA上分布着足够多的粒子源,可以向磁场中发射速度大小为,方向垂直于OA的带电粒子,带电粒子的质量为m,电荷量为,则带电粒子能打到x轴距坐标原点最远位置的横坐标为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻,A、B处于同一高度并恰好静止.剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块分别落地的过程中,两物块( )
A. 落地时速度相同
B. 运动时间相同
C. 重力势能的变化量相同
D. 重力的平均功率相同
9. 随着人们生活水平提高,单反相机已进入普通家庭,单反相机是单镜头反光数码照相机,原理是在胶片平面的前面以45°角安装了一片反光镜,反光镜的上方依次有毛玻璃、五棱镜目镜等,五棱镜将实像光线多次反射改变光路,将影像送至目镜,使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样,这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示,其中,,光线从AB中点P垂直AB射入,依次经过CD、DE和EA面的反射后,最后光线从BC面射出,已知光线恰好能够在CD面上发生全反射,光在真空中的速度为c。下列说法正确的是( )
A. 五棱镜的折射率为2
B. 光线在DE面上不会发生全反射
C. 光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0°
D. 光线从射入五棱镜到射到CD面的时间为
10. 如图(a)所示,光滑水平地面上有、两个带电小球,球质量为球质量的两倍,球所带电荷量为,球所带电荷量为,空间中有水平向右的匀强电场,其电场强度随时间的变化关系如图(b)所示,初始时刻球具有水平向右的初速度,球处于静止状态:时球速度为,两小球相距足够远,两者之间的库仑力可忽略不计,则下列说法正确的是( )
A. 时A球的速度为比时A球的速度大
B. 时球的速度为比时球的速度大
C. 的过程中,球比球多运动了
D. 的过程中,球比球多运动了
二、非选择题:本题共5小题,共58分。其中第13题~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. “验证牛顿第二定律”的实验装置如图所示。按图设置好实验装置后,把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码。
(1)图中木板右端被垫高,这样做的目的是________。
(2)某同学正确进行实验后,打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为。从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。则在打下点迹3时,小车运动的速度______(结果保留3位有效数字),该小车的加速度________;(结果保留3位有效数字)
(3)根据测量的实验数据作出物体的加速度和拉力图线即:图线,发现其不通过原点,请分析其主要原因是________;
(4)在对上一问中的装置进行了调整后,图线能够通过原点。为得到更多的数据点,该同学不断改变钩码质量,发现随着增大,图像由直线逐渐变为一条弯曲的图线,如图所示。图线在末端弯曲的原因是________。
12. 某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为_______mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到________(填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=______Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率______(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
13. 如图所示,汽缸放置在水平桌面上,开口向上,用活塞将一定质量理想气体封闭在汽缸内,活塞距缸底=10cm,气体温度t1=17oC。加热缸内气体至温度t2时,活塞距,缸底=12cm。已知活塞横截面积S=2×10-3m2,大气压强=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2,活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气,活塞重力忽略不计。
(1)求温度t2;
(2)保持气体温度为t2,将一铁块放在活塞上,再次稳定后活塞回到初始位置,求铁块质量m。
14. 如图所示,在平面坐标系xOy的第二象限有沿y轴负方向的匀强电场,在第一象限有一边长为2L的正三角形磁场区域abc,内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场,其中ab边与y轴重合且中点恰好为坐标原点O,现有一质量为m,电荷量为q的粒子从电场中的P点以速度v0沿x轴正方向飞出,恰好从坐标原点O射入磁场,最终从ac边飞出。已知P点坐标为(,L),粒子重力不计。求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)带电粒子经过O时的速度;
(3)匀强磁场的磁感应强度的取值范围。
15. 如图所示,一块质量m1=2.5kg的长木板A静止放置于光滑水平面上,其左端放置一个质量m2=1.5kg的小物块B,在距其右端L0=0.5m处固定一个竖直的挡板P。在小物块B的上方高h=1.6m处有一悬挂点O,通过轻绳悬挂质量m3=1.0kg的小球C,小球C静止时与小物块B等高且恰好接触无相互作用力。现将小球C拉至轻绳与竖直方向夹角θ=60°处由静止释放,小球C下摆至最低点与小物块B发生碰撞,碰后小球C运动至最高点被锁定,C与B、A与P之间的碰撞均为弹性碰撞。已知小物块B与长木板A间动摩擦因数μ=0.5,取重力加速度g=10m/s2,π=3.14,忽略小物块B、小球C的大小及空气阻力的影响。
(1)求小球C第一次到达最低点时对轻绳的拉力大小;
(2)求长木板A与挡板P碰撞前瞬间(小物块B仍在长木板A上)的速度大小;
(3)要使小物块B始终留在长木板A上,求长木板A的最小长度。
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高三上学期物理第二次月考
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共42分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,每小题4分;第9~10题有多项符合题目要求,每小题5分,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 2024年巴黎奥运会,中国代表团以40金27银24铜共91枚奖牌的优异表现,创造了境外参加奥运会的最佳成绩,下列关于奥运比赛项目中物理知识说法正确的是( )
A. 给正在参加跳水比赛的运动员打分时,裁判们可以把运动员看作质点
B. 羽毛球比赛中运动员击球的最大速度是指瞬时速度
C. 开幕式中升奥运会会旗时,观察到会旗冉冉升起,观察者是以“会旗”为参考系的
D. 在巴黎奥运会游泳项目男子100米自由泳决赛中,我国选手潘展乐以46.40s的成绩夺得冠军,并打破世界纪录。这里的“46.40s”指的是时刻
【答案】B
【解析】
【详解】A.给正在参加跳水比赛的运动员打分时,运动员的形状大小不能忽略不计,裁判们不可以把运动员看作质点,故A错误;
B.羽毛球比赛中运动员击球的最大速度是指瞬时速度,故B正确;
C.开幕式中升奥运会会旗时,观察到会旗冉冉升起,研究对象是“会旗”,不能选取“会旗”本身为参考系,可以选取地面或旗杆为参考系,故C错误;
D.在巴黎奥运会游泳项目男子100米自由泳决赛中,我国选手潘展乐以46.40s的成绩夺得冠军,并打破世界纪录。这里的“46.40s”指的是时间间隔,故D错误。
故选B。
2. 如图所示为用漆包线绕制的线圈,其中AOB为线圈的中心轴线,O点为线圈的中心,且。当线圈中通入如图所示的电流时,下列说法正确的是( )
A. 若通入恒定直流电,A、B两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
B. 若通入恒定直流电,O点处的磁感应强度小于A点处的磁感应强度
C. 若通入交流电,不同匝的线圈之间可能会互相排斥
D. 若通入交流电,当电流瞬时值增大时,O点处的磁感应强度增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据对称性,通入恒定直流电时,A点处磁感应强度与B点处相同,且A、B、O三点中O点处的磁感应强度最大, A错误,B错误;
C.同向电流之间互相吸引,C错误;
D.若通入交流电,当电流瞬时值增大时,自感电动势只能阻碍原电流变化,而不能阻止,故O点处的磁感应强度增大,D正确。
故选D。
3. 如图所示,质量为的小球用轻绳、连接,端固定,在端施加拉力,使小球静止。开始时处于水平状态,现把小球向右上方缓慢拉起至绳水平,在整个运动过程中始终保持与的夹角不变。已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 拉力先变大后变小 B. 上的拉力先变小后变大
C. 拉力的最大值为 D. 上的拉力的最小值
【答案】C
【解析】
【详解】AB.以小球为研究对象,小球受到重力mg、拉力F、绳子OA的拉力FT三个力的作用,三个力构成矢量三角形,如图所示
由图可知拉力F一直变大,OA上的拉力一直变小,故AB错误;
CD.拉力的最大值为
OA上的拉力的最小值
故C正确,D错误。
故选C。
4. 如图所示为某宇宙飞船运行轨道变化示意图,飞船先进入近地圆轨道1以第一宇宙速度做匀速圆周运动,再经椭圆轨道2,最终进入圆轨道3,设飞船在轨道1、2、3上运行的周期分别为、、,轨道2分别与轨道1、3相切于、两点。则( )
A.
B. 飞船在轨道2上稳定运行时,点和点加速度大小相同
C. 飞船在轨道2上稳定运行时,经过点的速度小于第一宇宙速度
D.
【答案】D
【解析】
【详解】AD.设地球半径为,飞船在轨道3上运行的半径为,则飞船在轨道1、2上运行的轨道半径分别为
可得
根据开普勒第三定律,可知
且
联立可得
故A错误,D正确。
B.根据
可得
由于飞船在轨道2上稳定运行时,点运行半径小于点的运行半径,所以可知点的加速度大于点加速度,故B错误;
C.飞船在轨道1上稳定运行时,速度等于第一宇宙速度,在A点时需要加速从而进入轨道2运行,所以可知飞船在轨道2上稳定运行时,经过点的速度大于第一宇宙速度,故C错误。
故选D。
5. 如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为1:2,在原线圈回路中接阻值为2Ω的电阻R1,副线圈回路中接电阻R2,原线圈输入端接如图乙所示的交流电源,电表均为理想电表,若开关S闭合时,电流表示数为1A,则( )
A. 电压表示数为5V B. 电阻R2消耗的功率为10W
C. 通过电阻R2的交流电频率为100Hz D. 若断开开关S,电压表示数为20V
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题图乙知电源电压有效值U=12V,电阻R1两端电压
则原线圈两端电压
由
解得
即电压表示数为20V,A错误;
B.电阻消耗的功率
B正确;
C.由题图乙知交流电源频率
变压器不改变交变电流的频率,所以通过的交流电频率为50Hz,C错误;
D.若断开开关S,电路中电流为0,原线圈两端电压
电压表示数
D错误。
故选B。
6. 水袖舞是中国京剧的特技之一,演员通过对水袖的运用来刻画人物。某次表演中演员甩出水袖的波浪可简化为如图乙所示沿x轴方向传播的简谐横波,其中实线为时刻的波形图,虚线为时刻的波形图,波的周期大于0.5s,关于该列简谐波,下列说法正确的是( )
A. 波沿x轴负方向传播
B. 演员手的振动频率为1.2Hz
C. 波传播的速度大小为2.5m/s
D. 若演员手的振动加快,则形成的简谐波波长变长
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于波的周期大于0.5s,因此0.2s小于半个周期,因此从实线到虚线只能是四分之一周期,即波沿x轴正方向传播,故A错误;
B.波动周期为0.8s,波动频率
故B错误;
C.波速为
故C正确;
D.由
可知,频率变大,波长变短,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,在xOy平面直角坐标系内,OA与x轴的夹角为37,OA足够长,OA与x轴之间存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为,在OA上分布着足够多的粒子源,可以向磁场中发射速度大小为,方向垂直于OA的带电粒子,带电粒子的质量为m,电荷量为,则带电粒子能打到x轴距坐标原点最远位置的横坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】带电粒子在磁场中运动过程中洛伦兹力提供向心力有
将磁感应强度代入解得
OA上的粒子源向外发射的所有带电粒子在磁场中运动的轨迹为一平移圆,如图(a)所示
根据几何关系可得当粒子半径与OA垂直时,打到x轴上的P点距坐标原点最远,根据几何关系得
另外要注意本题中带电粒子打的最远的距离不是轨迹与x轴相切时,如果相切时作出轨迹图如图(b)所示
根据几何关系有
所以Q点不是距离坐标原点最远的点。
故选C。
8. 如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻,A、B处于同一高度并恰好静止.剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块分别落地的过程中,两物块( )
A. 落地时速度相同
B. 运动时间相同
C. 重力势能的变化量相同
D. 重力的平均功率相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.剪断轻绳后A自由下落,B沿斜面下滑,AB都只有重力做功,根据机械能守恒定律得
得
可知两个物体落地速度大小相等,但方向不同,所以落地速度不同,故A错误;
B.对A根据动力学公式
得
对B根据动力学公式
则得
故B错误;
C.未剪断细绳前,有
故两者的质量不同,下落高度相等,重力势能变化量
故重力势能变化量不同,C错误;
D.可知运动时间不同,重力的平均功率为
由于
故重力的平均功率相同,故D正确。
故选D。
9. 随着人们生活水平提高,单反相机已进入普通家庭,单反相机是单镜头反光数码照相机,原理是在胶片平面的前面以45°角安装了一片反光镜,反光镜的上方依次有毛玻璃、五棱镜目镜等,五棱镜将实像光线多次反射改变光路,将影像送至目镜,使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样,这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示,其中,,光线从AB中点P垂直AB射入,依次经过CD、DE和EA面的反射后,最后光线从BC面射出,已知光线恰好能够在CD面上发生全反射,光在真空中的速度为c。下列说法正确的是( )
A. 五棱镜的折射率为2
B. 光线在DE面上不会发生全反射
C. 光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0°
D. 光线从射入五棱镜到射到CD面的时间为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.恰好在CD面发生全反射,由几何关系知入射角
刚好全反射时
解得折射率n=2
故A正确;
B.作出光路图,如图所示
根据光的反射定律和几何关系可知光在DE面上的入射角为75°,大于临界角,则光线在DE面上会发生全反射,故B错误;
C.同理在可知光在EA面上的入射角为30°,根据几何关系可得光恰好垂直于BC边射出,则光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0°,故C正确;
D.根据几何关系,可得路程
光在五棱镜中传播速度为
传播的时间为
代入数据解得
故D正确。
故选ACD。
10. 如图(a)所示,光滑水平地面上有、两个带电小球,球质量为球质量的两倍,球所带电荷量为,球所带电荷量为,空间中有水平向右的匀强电场,其电场强度随时间的变化关系如图(b)所示,初始时刻球具有水平向右的初速度,球处于静止状态:时球速度为,两小球相距足够远,两者之间的库仑力可忽略不计,则下列说法正确的是( )
A. 时A球的速度为比时A球的速度大
B. 时球的速度为比时球的速度大
C. 的过程中,球比球多运动了
D. 的过程中,球比球多运动了
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.根据点电荷在匀强电场中受到电场力的性质及A球带电荷、B球带电荷,规定向右为正方向,可得B球所受电场力大小为
A球所受电场力大小为
根据图(b)可知,场强大小随时间线性变化,则电场力大小也随时间线性变化。设A球质量为,B球质量为,取全过程平均电场力对B球列动量定理可得
计算可得
因为与大小相等,方向相反,所以
对A球列动量定理可得
将t=2s与t=4s分别代入上式可得
联立以上方程可得A球在2s及4s时刻速度分别为
,
则速度差为
A正确,B错误;
CD.设0~4s内A、B的位移分别为、,对A与B分别列动能定理方程可得
将以上计算过程中的
,
分别代入可得
,
则二者位移差
C正确,D错误。
故选AC。
二、非选择题:本题共5小题,共58分。其中第13题~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. “验证牛顿第二定律”的实验装置如图所示。按图设置好实验装置后,把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码。
(1)图中木板右端被垫高,这样做的目的是________。
(2)某同学正确进行实验后,打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为。从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。则在打下点迹3时,小车运动的速度______(结果保留3位有效数字),该小车的加速度________;(结果保留3位有效数字)
(3)根据测量的实验数据作出物体的加速度和拉力图线即:图线,发现其不通过原点,请分析其主要原因是________;
(4)在对上一问中的装置进行了调整后,图线能够通过原点。为得到更多的数据点,该同学不断改变钩码质量,发现随着增大,图像由直线逐渐变为一条弯曲的图线,如图所示。图线在末端弯曲的原因是________。
【答案】 ①. 补偿阻力 ②. 0.450 ③. 0.188 ④. 平衡摩擦力过度 ⑤. 砝码质量未远小于小车质量
【解析】
【详解】(1)[1]图中木板右端被垫高,这样做的目的是为了消除摩擦力对小车的影响,即补偿阻力;
(2)[2]匀变速直线运动中,某段时间内的中间时刻速度等于平均速度,所以
保留三位有效数字,故为;
[3]根据逐差法求解加速度
保留三位有效数字,故为;
(3)[4]在开始阶段,拉力为零时,加速度不为零,说明合外力不为0,即平衡摩擦力过度。
(4)[5]对钩码,根据牛顿第二定律得
对小车由牛顿第二定律得
解得
,
开始时,砝码质量远小于小车质量,绳上拉力图像为直线;当砝码质量不再远小于小车质量时,所以图线在末端弯曲的原因是所挂钩码的总质量太大。
12. 某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为_______mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到________(填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=______Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率______(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
【答案】(1)2.450
(2)1 (3)1.91
(4)大于
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为
【小问2详解】
由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此电流表应采用外接法,即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端;
【小问3详解】
根据图丙的I-U图像,结合欧姆定律有
【小问4详解】
根据电阻定律
可得
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知
13. 如图所示,汽缸放置在水平桌面上,开口向上,用活塞将一定质量理想气体封闭在汽缸内,活塞距缸底=10cm,气体温度t1=17oC。加热缸内气体至温度t2时,活塞距,缸底=12cm。已知活塞横截面积S=2×10-3m2,大气压强=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2,活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气,活塞重力忽略不计。
(1)求温度t2;
(2)保持气体温度为t2,将一铁块放在活塞上,再次稳定后活塞回到初始位置,求铁块质量m。
【答案】(1) 75℃;(2)4kg
【解析】
【详解】(1)气体被加热过程中压强不变,由盖•吕萨克定律可得
初态:l1=10cm,T1=(t1+273)=(17+273)K=290K
末态:l2=12cm,T2=?
解得
T2=348K
故
t2=T2-273K=75℃
(2)设活塞再次稳定后气体压强p
由平衡条件可知
mg+p0S=pS
由玻意耳定律可知
p0l2S=pl1S
其中l1=10cm,l2=12cm
联立解得
m=4kg
14. 如图所示,在平面坐标系xOy的第二象限有沿y轴负方向的匀强电场,在第一象限有一边长为2L的正三角形磁场区域abc,内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场,其中ab边与y轴重合且中点恰好为坐标原点O,现有一质量为m,电荷量为q的粒子从电场中的P点以速度v0沿x轴正方向飞出,恰好从坐标原点O射入磁场,最终从ac边飞出。已知P点坐标为(,L),粒子重力不计。求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)带电粒子经过O时的速度;
(3)匀强磁场的磁感应强度的取值范围。
【答案】(1);(2)2v0,方向与x轴正方向成60°斜向下;(3)
【解析】
【详解】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,则有
①
②
③
由①②③解得
④
(2)粒子从P点到O点,根据动能定理有
⑤
由④⑤解得
又
得
即带电粒子经过O时的速度大小为,方向与x轴正方向成60°斜向下。
(3)粒子以速度进入磁场,当轨迹刚好与ac边相切,如图所示
则
得
由
解得
当轨迹刚好与bc边相切,则
由
解得
综合可知,要想粒子从ac边飞出,磁感应强度满足
15. 如图所示,一块质量m1=2.5kg的长木板A静止放置于光滑水平面上,其左端放置一个质量m2=1.5kg的小物块B,在距其右端L0=0.5m处固定一个竖直的挡板P。在小物块B的上方高h=1.6m处有一悬挂点O,通过轻绳悬挂质量m3=1.0kg的小球C,小球C静止时与小物块B等高且恰好接触无相互作用力。现将小球C拉至轻绳与竖直方向夹角θ=60°处由静止释放,小球C下摆至最低点与小物块B发生碰撞,碰后小球C运动至最高点被锁定,C与B、A与P之间的碰撞均为弹性碰撞。已知小物块B与长木板A间动摩擦因数μ=0.5,取重力加速度g=10m/s2,π=3.14,忽略小物块B、小球C的大小及空气阻力的影响。
(1)求小球C第一次到达最低点时对轻绳的拉力大小;
(2)求长木板A与挡板P碰撞前瞬间(小物块B仍在长木板A上)的速度大小;
(3)要使小物块B始终留在长木板A上,求长木板A的最小长度。
【答案】(1)20N;(2)1.2m/s;(3)1m
【解析】
【详解】(1)小球C由静止释放到第一次到达最低点的过程中,由动能定理得
解得
在最低点,由牛顿第二定律可知
由牛顿第三定律可知,小球C第一次到达最低点时对轻绳的拉力大小为
(2)小球C与小物块B碰撞过程,由动量守得
根据能量守恒有
解得
假设长木板A与挡板P碰撞时,长木板A与小物块B已经达到共同速度,由动量守恒定律得
解得
设此过程长木板A运动的位移为x,由动能定理得
解得
假设成立,可知长木板A与挡板P碰撞时的速度大小为
(3)小物块B在长木板A上滑行,第一次达到共同速度的过程中,由能量守恒得
解得
长木板A与挡板P碰后,与B再次达到共同速度的过程中,由动量守恒定律得
解得
根据能量守恒有
解得
此后小物块B与长木板A相对静止,一起向左运动,则长木板A长度最小值
解得
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