一、單選題
1.把一支彈簧槍水平固定在小車上,小車放在光滑水平地面上,槍射出一顆子彈的過程中,關(guān)于槍、彈、車,下列說法正確的是( )
A.槍和彈組成的系統(tǒng)動量守恒
B.槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒
C.槍彈和槍筒之間的摩擦力很小,可以忽略不計,故二者組成的系統(tǒng)動量近似守恒
D.槍、彈、車三者組成的系統(tǒng)動量守恒
2.如圖,長方形線框abcd放在直線電流附近,線框與通電直線共面,當(dāng)直線電流突然增強(qiáng)時,則下列表述正確的是( )

A.線框中會產(chǎn)生與標(biāo)注的電流I方向相同的感應(yīng)電流
B.線框四條邊都受安培力作用,它們的合力方向向右
C.ab和cd邊所受安培力大小相等,方向相同
D.線框四條邊都受安培力作用,它們的合力為零
3.如圖,均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為( )
A.B.C.D.
4.將靜置在地面上,質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型點(diǎn)火升空,在極短時間內(nèi)以相對地面的速度豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體。忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時火箭模型獲得的速度大小是( )
A.B.C.D.
5.如圖所示,一個有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向外,一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd沿紙面由位置1勻速運(yùn)動到位置2。則( )
A.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時,感應(yīng)電流方向為
B.導(dǎo)線框離開磁場時,感應(yīng)電流方向為
C.導(dǎo)線框離開磁場時,受到的安培力方向水平向右
D.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時,受到的安培力方向水平向左
6.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如左圖所示。這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒構(gòu)成,其間留有空隙(窄縫),放在真空里,兩個D形盒之間加有如右圖所示的交流電,加速正離子,從中心處A釋放。下列說法正確的是( )
A.離子從電場中獲得能量,交流電壓的周期就是粒子在磁場中運(yùn)動的周期
B.在時刻釋放的離子由加速器加速后獲得的動能最大
C.若時刻釋放的離子能被加速,則在時刻釋放的離子就不能被加速
D.離子從D形盒射出時的動能大小只與勻強(qiáng)磁場的強(qiáng)弱有關(guān)
7.如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一個帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑方向射入磁場,經(jīng)過時間從C點(diǎn)射出磁場,與成600角.現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)椋詮腁點(diǎn)沿原方向射入磁場,不計重力,則粒子在磁場中的運(yùn)動時間變?yōu)? )
A.B.C.D.
二、多選題
8.如圖甲所示,一質(zhì)量為的薄木板(厚度不計)靜止在光滑水平地面上,現(xiàn)有一質(zhì)量為的滑塊以一定的水平初速度,從木板的左端開始向木板的右端滑行,滑塊和木板的水平速度大小隨時間變化的情況如圖乙所示,根據(jù)圖象可知以下判斷正確的是( )
A.滑塊始終與木板存在相對運(yùn)動
B.滑塊未能滑出木板
C.滑塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量
D.在時刻,滑塊從木板上滑出
9.如圖所示,間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)使金屬棒以初速度沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,若金屬棒在整個運(yùn)動過程中通過的電荷量為q.下列說法正確的是( )
A.金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動
B.整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為
C.整個過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為
D.整個過程中金屬棒克服安培力做功為
10.半徑為右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a的導(dǎo)體直桿,單位長度電阻均為。圓環(huán)水平固定放置,整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動,桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)中心O開始,桿的位置由θ確定,如圖所示。則( )
A.時,桿產(chǎn)生的電動勢為
B.時,桿產(chǎn)生的電動勢為
C.時,桿受的安培力大小為
D.時,桿受的安培力大小為
三、計算題
11.在粗糙的水平桌面上有兩個靜止的木塊A和B,兩者相距為d。現(xiàn)給A一初速度,使A與B發(fā)生彈性正碰,碰撞時間極短:當(dāng)兩木塊都停止運(yùn)動后,相距仍然為d。已知兩木塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為μ,B的質(zhì)量為A的2倍,重力加速度大小為g。求A的初速度的大小。
12.如圖所示,質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab,垂直放在相距為L的平行光滑金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中。左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板,R和分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值,不計其他電阻,重力加速度為g,忽略平行金屬板的充電電流。
(1)調(diào)節(jié),釋放導(dǎo)體棒,當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,求通過導(dǎo)體棒的電流I及導(dǎo)體棒的速率v。
(2)改變,待導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后,將質(zhì)量為m、帶電荷量為的微粒水平射入金屬板間,若它能勻速通過,求此時的。
13.如圖甲所示,空間存在一范圍足夠大的垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.讓質(zhì)量為m,電荷量為的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到磁場中.不計重力和粒子間的影響。
(1)若粒子以初速度沿y軸正向入射,恰好能經(jīng)過x軸上的A(a,0)點(diǎn),求的大?。?br>(2)已知一粒子的初速度大小為,為使該粒子能經(jīng)過A(a,0)點(diǎn),其入射角θ(粒子初速度與x軸正向的夾角)有幾個?并求出對應(yīng)的值;
(3)如圖乙,若在此空間再加入沿y軸正向、大小為E的勻強(qiáng)電場,一粒子從O點(diǎn)以初速度沿y軸正向發(fā)射.研究表明:粒子在xOy平面內(nèi)做周期性運(yùn)動,且在任一時刻,粒子速度的x分量與其所在位置的y坐標(biāo)成正比,比例系數(shù)與場強(qiáng)大小E無關(guān).求該粒子運(yùn)動過程中的最大速度值。
四、實(shí)驗題
14.某興趣小組欲通過測定工業(yè)污水(含多種重金屬離子)的電阻率來判斷某工廠廢水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(一般工業(yè)廢水電阻率的達(dá)標(biāo)值)。如圖1所示為該同學(xué)所用盛水容器,其左、右兩側(cè)面為金屬薄板(電阻極?。溆嗨拿嬗山^緣材料制成,左右兩側(cè)帶有接線柱,容器內(nèi)表面長,寬,高。將水樣注滿容器后,進(jìn)行以下操作:
(1)小組合作設(shè)計了歐姆表,原理如圖,其中電流表的滿偏電流為300μA,內(nèi)阻,調(diào)零電阻最大阻值,串聯(lián)的固定電阻,電池電動勢,用它測量電阻,能準(zhǔn)確測量的阻值范圍是____________。
A.B.C.
(2)用實(shí)驗室里的多用電表歐姆擋的“”、“”兩擋粗測水樣的電阻值時,表盤上指針分別如圖2所示,則所測水樣的電阻約為____________Ω。
為更精確地測量所取水樣的電阻,該小組從實(shí)驗室中找到如下實(shí)驗器材:
A.電流表(量程5mA,電阻為50Ω)
B.電壓表(量程15V,電阻約為10kΩ)
C.滑動變阻器(,額定電流1A)
D.電源(12V,內(nèi)阻約為10Ω)
E.開關(guān)一只、導(dǎo)線若干
請在實(shí)物圖3中完成電路連接____________。
(3)正確連接電路后,閉合開關(guān),測得一組U、I數(shù)據(jù);再調(diào)節(jié)滑動變阻器,重復(fù)上述測量步驟,測出一系列數(shù)據(jù)如表所示,已在如圖所示的坐標(biāo)紙中作出了關(guān)系圖象。
(4)由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為____________。據(jù)此可知,所得水樣在電阻率這一指標(biāo)上____________(選填“達(dá)標(biāo)”或“不達(dá)標(biāo)”)。
15.宜昌是相杪之都。是某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池,他們測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻,并探究電極間距對E和的影響,實(shí)驗器材如下實(shí)物圖所示。
①測量E和的實(shí)驗方案為:調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I,依據(jù)公式____________,利用測量數(shù)據(jù)作出圖象,得出E和r。
②可將電壓表視為理想表,要求避免電流表分壓作用對測量結(jié)果的影響,某同學(xué)在實(shí)物圖中連接電路如圖1所示。
③實(shí)驗中依次減小銅片與鋅片的間距,分別得到相應(yīng)果汁電池的圖象如圖2中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:在該實(shí)驗中,隨電極間距的減小,電源電動勢____________(填“增大”“減小”或“不變”),電源內(nèi)阻____________(填“增大”“減小”或“不變”)。
曲線(c)對應(yīng)的電源電動勢____________V,內(nèi)阻____________Ω,當(dāng)外電路總電阻為2500Ω時,該電源的輸出功率____________mW。(均保留三位有效數(shù)字)
參考答案
1.答案:D
解析:槍和子彈組成的系統(tǒng),由于小車對槍有外力,槍和彈組成的系統(tǒng)外力之和不為零,所以動量不守恒,故AC錯誤;槍和小車組成的系統(tǒng),由于子彈對槍有作用力,導(dǎo)致槍和車組成的系統(tǒng)外力之和不為零,所以動量不守恒,故B錯誤;小車、槍和子彈組成的系統(tǒng),在整個過程中所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒,故D正確;
2.答案:B
解析:A.根據(jù)楞次定律可知,當(dāng)直線電流突然增強(qiáng)時,穿過線圈的磁通量向里增加,則線框中會產(chǎn)生與標(biāo)注的電流I方向相反的感應(yīng)電流,選項A錯誤;
BCD.線框處在垂直紙面向里的磁場中,線框四個邊都受安培力作用,ab、cd所在處的磁場相同,電流方向相反,故所受的合力為零,ad所受安培力向右,bc所受安培力向左,但離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱,所以ad、bc所受的合力向右,故B正確,CD錯誤。
故選B。
3.答案:C
解析:線圈勻速轉(zhuǎn)動過程中,;要使線圈產(chǎn)生相同電流,,所以,所以C正確。
4.答案:D
解析:在不考慮重力和空氣阻力影響的情況下,火箭及燃料氣體系統(tǒng)在點(diǎn)火噴氣過程中動量守恒,設(shè)噴氣后火箭獲得的速度為v,并以v的方向為正方向,根據(jù)動量守恒定律有
解得
故D正確,ABC錯誤。
故選D。
5.答案:D
解析:AD.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時,cd邊切割磁感線,由右手定則可知,電流方向為,這時由左手定則可判斷cd邊受到的安培力方向水平向左,A錯誤,D正確;
BC.在導(dǎo)線框離開磁場時,ab邊處于磁場中且在做切割磁感線運(yùn)動,同樣用右手定則和左手定則可以判斷電流的方向為,這時安培力的方向仍然水平向左,BC錯誤。
故選D。
6.答案:A
解析:A.離子在電場中被加速獲得動能,加速電場的周期與離子在D形盒中運(yùn)動的周期相同,與速度無關(guān),選項A正確;
C.因為加速器的出口已設(shè)定,粒子的旋轉(zhuǎn)方向只能是逆時針,加速電壓的方向不同,粒子初始運(yùn)動方向不同,但在磁場中的旋轉(zhuǎn)方向是一樣的,所以仍可加速,即若時刻釋放的離子能被加速,則在時刻釋放的離子仍能被加速,選項C錯誤;
BD.因
所以
因此離子從D形盒射出時的動能與加速電場的電壓無關(guān),只與B、R、q、m有關(guān),選項BD錯誤。
故選A。
7.答案:B
解析:,故選B。
8.答案:ACD
解析:滑塊以水平初速度滑上木板,滑塊減速,木板加速,滑塊和木板的加速度的大小分別為
由題圖乙可知,滑塊的速度一直大于木板的速度,即兩者之間始終存在相對運(yùn)動,在時刻,滑塊滑出木板,各自做勻速直線運(yùn)動。由題圖乙分析可知,圖象的斜率等于加速度,則


故選ACD。
9.答案:BD
解析:金屬棒在整個運(yùn)動過程中,受到豎直向下的重力,豎直向上的支持力,這兩個力合力為零,受到水平向左的安培力,金屬棒受到的合力為安培力;
A、金屬棒受到的安培力,金屬棒受到安培力作用而做減速運(yùn)動,速度v不斷減小,安培力不斷減小,加速度不斷減小,故金屬棒做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動,故A錯誤;
B、整個過程中由動能定理可得:,金屬棒克服安培力做功為,克服安培力做功把金屬棒的動能轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由于金屬棒電阻與電阻串聯(lián)在電路中,且阻值相等,則電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱,故BD正確;
C、整個過程中感應(yīng)電荷量為:,又
聯(lián)立得:,故金屬棒的位移,故C錯誤。
10.答案:AD
解析:A.開始時刻,感應(yīng)電動勢
故A正確;
B.時,感應(yīng)電動勢
故B錯誤;
CD.依題意,桿的切割長度可表示為
此時回路中的電阻為

聯(lián)立,可得時
同理,時
故C錯誤;D正確
故選AD。
11.答案:
解析:設(shè)物塊A的初速度為,運(yùn)動距離d的速度為v,A、B碰后的速度分別為,運(yùn)動的距離分別為,由于A、B發(fā)生彈性正碰,時間極短,所以碰撞墻后動量守恒,動能守恒,有


①②聯(lián)立解得


A、B與地面的動摩擦因數(shù)均為μ,有動能定理得


由題意知

再由

聯(lián)立③至⑧式解得

另解:由牛頓第二定律得

所以A、B的加速度均為

A、B均做勻減速直線運(yùn)動
對A物體有:碰前

碰后:A物體反向勻減速運(yùn)動

對B物體有

由題意知

②③⑤⑦⑧⑨聯(lián)立解得

將上式帶入⑥解得
12.答案:(1);(2)
解析:(1)對勻速下滑的導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖所示。
導(dǎo)體棒所受安培力
導(dǎo)體棒勻速下滑,所以
聯(lián)立,解得
導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
由閉合電路歐姆定律得

所以
聯(lián)立,解得
(2)由題可知,其等效電路圖如圖所示。
由圖知,平行金屬板兩板間的電壓等于兩端的電壓。設(shè)兩金屬板間的電壓為U,因為導(dǎo)體棒勻速下滑時的電流仍為I,所以由歐姆定律知
要使帶電的微粒勻速通過,則
聯(lián)立,解得
13.答案:(1)(2)兩個(3)
解析:(1)當(dāng)粒子沿y軸正向入射,轉(zhuǎn)過半個圓周至A點(diǎn),半徑
由運(yùn)動定律有
解得
(2)如右圖所示,O、A兩點(diǎn)處于同一圓周上,且圓心在的直線上,半徑為R,當(dāng)給定一個初速率v時,有2個入射角,分別在第1、2象限。

另有
解得
(3)粒子在運(yùn)動過程中僅電場力做功,因而在軌道的最高點(diǎn)處速率最大,用表示其y坐標(biāo),由動能定理有
由題知
若時,粒子以初速度沿y軸正向入射,有
在最高處有
聯(lián)立解得
14.答案:(1)B(2);見解析圖(4)137.2;不達(dá)標(biāo)
解析:(1)當(dāng)紅、黑表筆短接調(diào)零時
整理,可得

解得
使用歐姆表讀數(shù)時在中值電阻5kΩ左右讀數(shù)最為準(zhǔn)確,所以能準(zhǔn)確測量的阻值范圍是。
故選B。
(2)由圖2可知,選多用電表歐姆擋的“”時,指針在中央刻線附近,誤差較小,則所測水樣的電阻約為。
因為要精確測量電阻值,需要電路中電壓有較大的變化范圍,而滑動變阻器阻值又遠(yuǎn)小于待測電阻,所以連線時滑動變阻器要用分壓式接法;又因為電流表內(nèi)阻已知,則采用電流表內(nèi)接法,電路連接如圖所示。
(4)由圖象斜率可知,總電阻為

根據(jù)電阻定律
代入數(shù)據(jù)得
小于,故不達(dá)標(biāo)。
15.答案:①③不變;增大;0.975;478;0.268
解析:①由閉合電路歐姆定律
可得
③由圖象可以看出,減小銅片與鋅片間距,縱軸截距不變,即電源電動勢不變,由于圖象的斜率隨兩電極間距離減小而增大,根據(jù)
可知電源內(nèi)阻逐漸增大。
對于曲線(c),與縱軸交點(diǎn),即為電源電動勢,根據(jù)
可得
當(dāng)時,根據(jù)
可得
2.0
3.8
6.8
8.0
10.2
11.6
0.73
1.36
2.20
2.89
3.66
4.15

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