湖北省黃岡市重點(diǎn)校2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期期末高難綜合選拔性聯(lián)考物理試題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1．答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)條形碼粘貼在答題卡指定位置上。
2?；卮疬x擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑；如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。回答非選擇題時(shí)，將答案寫在答題卡上，寫在試卷上無效。
3?？荚嚱Y(jié)束后，本試卷和答題卡一并交回。
4．本次考試難度較高，希望考生全力以赴把控好時(shí)間，奪得好成績(jī)。
第I卷(選擇題)
一、單選題(本大題共7小題，共28.0分)
1. 一般教室門上都安裝一種暗鎖，這種暗鎖由外殼A、骨架B、彈簧C(勁度系數(shù)為k)、鎖舌D(傾角θ＝30°)、鎖槽E以及連桿、鎖頭等部件組成，如圖甲所示。設(shè)鎖舌D的側(cè)面與外殼A和鎖槽E之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力Ffm由(FN為正壓力)求得。有一次放學(xué)后，當(dāng)某同學(xué)準(zhǔn)備關(guān)門時(shí)，無論用多大的力，也不能將門關(guān)上(這種現(xiàn)象稱為自鎖)，此刻暗鎖所處的狀態(tài)的俯視圖如圖乙所示，P為鎖舌D與鎖槽E之間的接觸點(diǎn)，彈簧由于被壓縮而縮短了x。下面說法正確的是( )
A. 自鎖狀態(tài)時(shí)D的下表面所受摩擦力的方向向左
B. 鎖舌D受到鎖槽E摩擦力的方向沿側(cè)面向上
C. 無論μ多大，暗鎖仍然能夠保持自鎖狀態(tài)
D. 無論用多大的力拉門，暗鎖仍然能夠保持自鎖狀態(tài)，μ存在其最小值。
【答案】D
【解析】
【詳解】A．
如圖所示，鎖舌D在水平面內(nèi)受底部的摩擦力f1、彈簧的彈力2個(gè)力的作用，鎖舌D的下表面所受到的最大靜摩擦力為f1，其方向向右，鎖舌D受到鎖槽E摩擦力的方向沿側(cè)面向下，故AB錯(cuò)誤；
CD．設(shè)鎖舌D受到鎖槽E的最大靜摩擦力為f2，正壓力為N，下表面的正壓力為F，彈力為kx，由平衡條件
又
聯(lián)立上述方程得
令N趨向于無窮大，則有
解得
無論用多大的力拉門，暗鎖仍然能夠保持自鎖狀態(tài)，μ最小值為，故D正確C錯(cuò)誤。
故選D。
2. 如圖1所示，質(zhì)量為、電荷量為的電子源源不斷以大小為的速度，從水平放置的平行金屬板AB左端射入，金屬板長(zhǎng)為，兩板間距為，板間加有周期為的交變電壓，如圖2所示。已知，不計(jì)電子重力及電子間相互作用，所有電子都能穿過平行板。則電子從金屬板右端射出區(qū)域的寬度為( )

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】粒子在板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗辛Ｗ佣紡陌彘g飛出，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相同，即
根據(jù)牛頓第二定律可得當(dāng)板間電勢(shì)差為時(shí)的加速度大小為
當(dāng)板間電勢(shì)差為時(shí)的加速度大小為
由題意可知粒子從時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)的電子從金屬板右端射出的位置最高，在時(shí)間內(nèi)，在豎直方向向上偏轉(zhuǎn)的位移為
時(shí)刻，電子豎直方向的速度為
在時(shí)間內(nèi)在豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移為
時(shí)刻，電子豎直方向的速度為
在時(shí)間內(nèi)在豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移為
時(shí)刻，電子豎直方向的速度為
在時(shí)間內(nèi)在豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移為
則有
可知電子從金屬板右端射出時(shí)最高點(diǎn)位于點(diǎn)下方處；
在時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)的電子從金屬板右端射出的位置最低，在時(shí)間內(nèi)在豎直方向向下偏轉(zhuǎn)的位移為
時(shí)刻，電子豎直方向的速度為
時(shí)間內(nèi)在豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移為
時(shí)刻，電子豎直方向的速度為
在時(shí)間內(nèi)在豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移為
時(shí)刻，電子豎直方向的速度為
在時(shí)間內(nèi)在豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移為
則有
可知電子從金屬板右端射出時(shí)最低點(diǎn)位于點(diǎn)下方處；則電子從金屬板右端射出區(qū)域的寬度為
故選A。
3. 利用超聲波遇到物體發(fā)生反射的特性，可測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)的速度，圖甲中儀器A和B通過電纜線連接，B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，儀器A提供超聲波信號(hào)源，且能將B接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行處理并在屏幕上顯示其波形。現(xiàn)固定裝置B，并將它對(duì)準(zhǔn)勻速行駛的小車C，使其每隔固定時(shí)間發(fā)射一短促的超聲波脈沖，圖乙中1，2，3為B發(fā)射的超聲波信號(hào)，，，為對(duì)應(yīng)的反射波信號(hào)，接收的反射波滯后時(shí)間已在圖中標(biāo)出，其中和已知，超聲波在空氣中的速度為，則根據(jù)所給信息可判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小為( )

A. 向右，B. 向左，
C. 向右， D. 向左，
【答案】A
【解析】
【詳解】根據(jù)圖乙中發(fā)射和接收到的波形時(shí)間間隔可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)間間隔在增大，所以小車遠(yuǎn)離接收器，因此小車向右運(yùn)動(dòng)；由圖乙可知，第一個(gè)超聲波發(fā)射到碰到小車的距離為
第二個(gè)超聲波發(fā)射到碰到小車的距離為
因此小車前進(jìn)的距離為
在結(jié)合圖像，可得前進(jìn)的時(shí)間為
聯(lián)立可得，小車的速度為
故選A。
4. 在某次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽中，一實(shí)驗(yàn)小組需要使用量程為(0~3A)的電流表和量程為(0~15V)的電壓表。主辦方僅給提供一只毫安表(內(nèi)阻Rg=99Ω，滿偏電流Ig=6mA)，定值電阻R1=1Ω，以及0~9999.9Ω的變阻箱R2。該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)的電路如圖所示，則( )
A. 電鍵K擲于1時(shí)，可改裝成量程為0 ~3A的電流表，此時(shí)R2=40Ω
B. 電鍵K擲于1時(shí)，可政裝成量程為0~15V的電壓表，此時(shí)R2=2401Ω
C. 電鍵K擲于2時(shí)，可改裝成量程為0 ~3A的電流表，此時(shí)R2=400Ω
D. 電鍵K擲于2時(shí)，可改裝成量程為0~15V的電壓表，此時(shí)R2 =24Ω
【答案】C
【解析】
【詳解】A．將電鍵K擲于1位置，并聯(lián)了一個(gè)分流電阻R1，改裝電流表最大量程為
顯然量程不足3A，因R2串聯(lián)于電路中，故改裝的電流表量程與R2無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．電鍵K擲于1時(shí)，若改裝成量程為0～15V的電壓表，此時(shí)變阻箱R2的阻值為
故B錯(cuò)誤；
C．將電鍵K擲于2，若改裝成量程為0～3A的電流表，此時(shí)變阻箱R2的阻值為
故C正確；
D．電鍵K擲于2時(shí)，若改裝成量程為0～15V的電壓表，此時(shí)變阻箱R2的阻值為
故D錯(cuò)誤
故選C。
5. 如圖所示，平行板電容器豎直放置，板上用絕緣線懸掛一帶電小球，靜止時(shí)，絕緣線與固定的板成角，平移板，下列說法正確的是( )

A. 閉合，板向上平移一小段距離，角不變
B. 閉合，板向左平移一小段距離，角變小
C. 斷開，板向上平移一小段距離，角變小
D. 斷開，板向左平移一小段距離，角變大
【答案】A
【解析】
【詳解】A．S閉合時(shí)，兩板間電勢(shì)差不變，B板向上平移一小段距離，d不變，電場(chǎng)強(qiáng)度
保持不變，則小球所受的電場(chǎng)力不變，所以θ角不變，故A正確；
B．S閉合，B板向左平移一小段距離，d變小，則電場(chǎng)強(qiáng)度
增大，小球所受電場(chǎng)力增大，所以θ角變大，故B錯(cuò)誤；
C．S斷開，電容器所帶的電量不變，B板向上平移一小段距離，則正對(duì)面積S變小，根據(jù)
，，
以上聯(lián)立可得
可知電場(chǎng)強(qiáng)度增大，小球所受電場(chǎng)力增大，所以θ角變大，故C錯(cuò)誤；
D．S斷開，B板向左平移一小段距離，根據(jù)
，，
以上聯(lián)立可得
可知電場(chǎng)強(qiáng)度不變，小球所受電場(chǎng)力不變，所以θ角不變，故D錯(cuò)誤。
故選A。
6. 某運(yùn)輸貨物的裝置可簡(jiǎn)化為如圖所示模型，兩根足夠長(zhǎng)的平行直圓棒、間距保持不變，兩棒所在平面與水平面成角，現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為、截面半徑為的圓柱形貨物放在、上并由靜止釋放，已知圓柱形貨物與兩棒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則下列關(guān)于圓柱形貨物被釋放后的受力和運(yùn)動(dòng)的說法正確的是( )
A. 圓柱形貨物受到3個(gè)力的作用
B. 兩根圓棒對(duì)圓柱形貨物的支持力大小都等于mgcs
C. 時(shí)，圓柱形貨物會(huì)沿圓棒下滑
D. 時(shí)，圓柱形貨物一定會(huì)沿圓棒下滑
【答案】D
【解析】
【詳解】A．圓柱體受到重力和MN、PQ分別對(duì)它的支持力和摩擦力，共五個(gè)力，故A錯(cuò)誤；
B．
如圖所示，PQ對(duì)圓柱體支持力垂直PQ指向圓柱體截面的圓心，有
得
故B錯(cuò)誤；
CD．最大靜摩擦力
則圓柱體受到的摩擦力為
而重力沿棒的方向向下的分力為mgsin ,恰好下滑時(shí)，有
解得
故C錯(cuò)誤，D正確。
故選D。
7. 圖甲是未來空間站的構(gòu)思圖。在空間站中設(shè)置一個(gè)如圖乙繞中心軸旋轉(zhuǎn)的超大型圓管作為生活區(qū)，圓管的內(nèi)、外管壁平面與轉(zhuǎn)軸的距離分別為R1、R2。當(dāng)圓管以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在管中相對(duì)管靜止的人(可看作質(zhì)點(diǎn))便可以獲得一個(gè)類似在地球表面的“重力”，以此降低因長(zhǎng)期處于失重狀態(tài)對(duì)身體健康造成的影響。已知地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，萬有引力常量為G，地球自轉(zhuǎn)周期為T。當(dāng)空間站在地球靜止同步軌道上運(yùn)行時(shí)，管道轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】空間站在地球靜止同步軌道上運(yùn)行時(shí)，管道轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度等于地球表面的重力加速度，即
而在地球表面
解得
故選B。
二、多選題(本大題共3小題，共12.0分)
8. 荷蘭 “”研究所推出了年讓志愿者登陸火星、建立人類聚居地的計(jì)劃，年該機(jī)構(gòu)將通過電視真人秀的方式招募首批名志愿者，并與年前往火星，登陸火星需經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，已知引力常數(shù)為，則下列說法正確的是( )

A. 飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)行的周期
B. 飛船在軌道Ⅰ上點(diǎn)的加速度大于在軌道Ⅱ上點(diǎn)的加速度
C. 飛船在點(diǎn)從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在點(diǎn)朝速度方向噴氣
D. 若軌道Ⅰ貼近火星表面，已知飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的角速度，可以推知火星的密度
【答案】ACD
【解析】
【詳解】A．飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的半長(zhǎng)軸有
由開普勒第三定律，可知運(yùn)行的周期
故A正確；
B．設(shè)火星質(zhì)量為M，由牛頓第二定律可得
飛船在軌道Ⅰ上點(diǎn)的加速度等于在軌道Ⅱ上點(diǎn)的加速度，故B錯(cuò)誤；
C．飛船在點(diǎn)從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在點(diǎn)朝速度方向噴氣，從而使飛船減速到軌道Ⅰ，故C正確；
D．若軌道Ⅰ貼近火星表面，由火星的萬有引力提供向心力可得
由
解得
因此已知飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的角速度，可以推知火星的密度，故D正確。
故選ACD。
9. 如圖，四個(gè)電荷量均為的點(diǎn)電荷分別放置于菱形的四個(gè)頂點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為、、和，其中x軸上的兩個(gè)點(diǎn)電荷位置固定，y軸上的兩個(gè)點(diǎn)電荷可沿y軸對(duì)稱移動(dòng)()，下列說法正確的是( )
A. 除無窮遠(yuǎn)處之外，菱形外部電場(chǎng)強(qiáng)度處處不零
B. 當(dāng)取某值時(shí)，可使得菱形內(nèi)部只存在兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)
C. 當(dāng)時(shí)，將一帶負(fù)電的試探電荷由點(diǎn)移至點(diǎn)，靜電力做正功
D. 當(dāng)時(shí)，將一帶負(fù)電的試探電荷放置在點(diǎn)處，其所受到的靜電力方向與x軸正方向成傾斜向上
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【詳解】A．根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可知，除無窮遠(yuǎn)處之外，菱形外部電場(chǎng)強(qiáng)度處處不為零，選項(xiàng)A正確；
B．因?yàn)樵趚軸上的兩個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，在y軸上的兩電荷，無論y0取什么值，因?yàn)殛P(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，則在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)也為零，在橫軸和縱軸上除原點(diǎn)外，出現(xiàn)合場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)，根據(jù)對(duì)稱性可知，一定是成對(duì)出現(xiàn)的，關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，所以算上原點(diǎn)，合場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)是奇數(shù)個(gè)，不會(huì)是2個(gè)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．由幾何關(guān)系可知，坐標(biāo)為(4l，5l)的A點(diǎn)在第一象限內(nèi)所在的虛像的垂直平分線的上方；坐標(biāo)為(0，-3l)的B點(diǎn)在第三象限內(nèi)所在的虛像的垂直平分線的上方，且到達(dá)虛線的距離相等，由電勢(shì)疊加可知，B點(diǎn)的電勢(shì)高于A點(diǎn)，則帶負(fù)電的試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能較大，從A點(diǎn)到B點(diǎn)電勢(shì)能減小，可知電場(chǎng)力做正功，選項(xiàng)C正確；
D．若y0=4l，則四個(gè)點(diǎn)構(gòu)成正方形，由對(duì)稱可知在點(diǎn)(l，l)處的場(chǎng)強(qiáng)一定沿著過該點(diǎn)與原點(diǎn)連線的方向上；在y軸正向和x正向上的點(diǎn)電荷在(l，l)處的合場(chǎng)強(qiáng)
在y軸負(fù)向和x負(fù)向上的點(diǎn)電荷在(l，l)處的合場(chǎng)強(qiáng)
可知(l，l)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)沿著MN方向且與x軸從成45°角的方向向下，將一帶負(fù)電的試探電荷放置在點(diǎn)處，其所受到的靜電力方向與x軸正方向成傾斜向上，選項(xiàng)D正確。
故選ACD。
10. 如圖，固定在豎直面內(nèi)的光滑軌道ABC由直線段AB和圓弧段BC組成，兩段相切于B點(diǎn)，AB段與水平面夾角為θ，BC段圓心為O，最高點(diǎn)為C、A與C的高度差等于圓弧軌道的直徑2R。小球從A點(diǎn)以初速度v0沖上軌道，能沿軌道運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)C點(diǎn)，下列說法正確的是( )

A. 小球從B到C的過程中，對(duì)軌道的壓力逐漸增大
B. 小球從A到C的過程中，重力的功率始終保持不變
C. 小球初速度
D. 若小球初速度v0增大，小球有可能從B點(diǎn)脫離軌道
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．由題知，小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)C點(diǎn)，則小球在C點(diǎn)的速度為
vC = 0
則小球從C到B的過程中，有

聯(lián)立有
FN= 3mgcsα－2mg
則從C到B的過程中α由0增大到θ，則csα逐漸減小，故FN逐漸減小，而小球從B到C的過程中，對(duì)軌道的壓力逐漸增大，A正確；
B．由于A到B的過程中小球的速度逐漸減小，則A到B的過程中重力的功率為
P = －mgvsinθ
則A到B的過程中小球重力的功率始終減小，則B錯(cuò)誤；
C．從A到C的過程中有
解得
C錯(cuò)誤；
D．小球在B點(diǎn)恰好脫離軌道有
則
則若小球初速度v0增大，小球在B點(diǎn)的速度有可能為，故小球有可能從B點(diǎn)脫離軌道，D正確。
故選AD。
第II卷(非選擇題)
三、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題，共17.0分)
11. 用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上點(diǎn)跡間的距離進(jìn)行測(cè)量，可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。

(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)體積和形狀相同的重錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇的材質(zhì)是 ______。
A．木質(zhì) B．鋼質(zhì) C．泡沫 D．塑料
(2)除圖1中所示的裝置之外，還必須使用的器材是______。
A．直流電源、天平(含砝碼)
B．直流電源、刻度尺
C．交流電源、天平(含砝碼)
D．交流電源、刻度尺
(3)如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，通過測(cè)量并計(jì)算出點(diǎn)B距起始點(diǎn)O的距離為x0，B、C兩點(diǎn)間的距離為x1，C、D兩點(diǎn)間的距離為x2，若相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，根據(jù)這些條件計(jì)算重錘從釋放到打下C點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能減少量ΔEp=______，動(dòng)能增加量ΔEk=______。
(4)某同學(xué)利用圖2中紙帶，先分別測(cè)量出從A點(diǎn)到B、C、D、E、F、G點(diǎn)的距離h(其中F、G點(diǎn)為E點(diǎn)后連續(xù)打出的點(diǎn)，圖中未畫出)，再計(jì)算打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)重錘下落的速度v，繪制v2—h圖像，如圖3所示，并求得圖線的斜率k。請(qǐng)說明如何根據(jù)圖像驗(yàn)證重錘下落過程機(jī)械能是否守恒？______
(5)在一次測(cè)量中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)ΔEk略大于ΔEp，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是______。
A．存在空氣阻力和摩擦力
B．接通電源前釋放了紙帶
【答案】 ①. B ②. D ③. mg(x0+x1) ④. ⑤. 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若k近似等于2g，則認(rèn)為這一過程機(jī)械能守恒 ⑥. B
【解析】
【詳解】(1)[1]驗(yàn)證機(jī)械能定律，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，重錘在下落過程中受空氣阻力應(yīng)遠(yuǎn)小于重力，所以對(duì)體積和形狀相同的重錘，應(yīng)選擇密度大的材質(zhì)的重錘。
故選B。
(2)[2]該實(shí)驗(yàn)要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，因此還需要交流電源，除此之外，還需要用刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)跡之間的距離，因此還需要用到刻度尺，而該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有
或
等式兩邊的質(zhì)量會(huì)約去，因此不需要測(cè)量質(zhì)量，即不需要天平。
故選D。
(3)[3]從釋放重錘到打下點(diǎn)C，重錘下落的距離為，由此可知從釋放重錘到打下點(diǎn)C時(shí)重錘重力勢(shì)能的減少量為
[4]打下點(diǎn)C時(shí)重錘的速度可根據(jù)平均速度來計(jì)算，對(duì)于做yunbiansu 直線運(yùn)動(dòng)的物體，其某段時(shí)間的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則可得
則打下C點(diǎn)時(shí)重錘動(dòng)能的增加量為
(4)[5]若重錘下落過程中機(jī)械能守恒，則有
公式中表示打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度，表示后打出的C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)重錘的速度，則上式變式后可得
可以看出，只要根據(jù)圖像計(jì)算出其斜率k在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)近似等于2g，即可驗(yàn)證重錘下落過程中機(jī)械能守恒。
(5)[6]A．存在空氣阻力和摩擦力，動(dòng)能的增加量一定略小于勢(shì)能的減小量，故A不符合題意；
B．接通電源前釋放了紙帶，重錘會(huì)因此獲得一個(gè)初動(dòng)能，從而導(dǎo)致最終的計(jì)算結(jié)果ΔEk略大于ΔEp，故B符合題意。
故選B。
12. 同學(xué)們?cè)谙到y(tǒng)學(xué)習(xí)《電路及其應(yīng)用》和《電能能量守恒定律》之后，突發(fā)奇想，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)就探究可以測(cè)量多個(gè)物理量。下面是某探究小組為測(cè)量一種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究：
(1)該小組用螺旋測(cè)微器在測(cè)量電阻絲直徑時(shí)，選擇電阻絲的不同位置進(jìn)行多次測(cè)量，取其平均阻值作為電阻絲的直徑D。某次測(cè)量時(shí)螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖(a)所示，則該合金絲直徑的測(cè)量值d＝____________mm。再用游標(biāo)卡尺測(cè)得其長(zhǎng)度L。

(2)該小組用如圖乙所示的電路測(cè)量該圓柱形電阻Rx的阻值。圖中電流表量程為0.6A、內(nèi)阻為1.0Ω，定值電阻R0的阻值為20.0Ω，電阻箱R的最大阻值為999.9Ω。
第一次探究：將S2置于位置1，閉合S1，多次改變電阻箱R的阻值，記下電流表的對(duì)應(yīng)讀數(shù)I。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖丙中繪制出圖像。該小組根據(jù)圖乙的電路和圖丙的圖像，求得電源電動(dòng)勢(shì)E=______V，內(nèi)阻r=_____Ω。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)
第二次探究：將S2置于位置2，此時(shí)電流表讀數(shù)為0.300A。根據(jù)圖丙中的圖像可得Rx=_____Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。最后可由表達(dá)式ρ=______得到該材料的電阻率(用D、L、Rx表示)。
(3)持續(xù)使用后，電源電動(dòng)勢(shì)降低、內(nèi)阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置，測(cè)得電路的電流，仍根據(jù)原來描繪的圖丙的圖像得到該電阻的測(cè)量值會(huì)_____(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
【答案】 ①. 0.770 ②. 12 ③. 3.0 ④. 16 ⑤. ⑥. 偏大
【解析】
【詳解】(1)[1]該電阻絲直徑的測(cè)量值
(2)[2][3]由電路可知，當(dāng)將置于位置1，閉合時(shí)
即
由圖像可知
，
解得
，
[4]再將置于位置2，此時(shí)電流表讀數(shù)為0.300A，則
解得
[5]根據(jù)
解得
(3)[6]根據(jù)表達(dá)式
因電源電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大，則當(dāng)安培表由相同讀數(shù)時(shí)，得到的的值偏小，但用原來的R當(dāng)做測(cè)量值，所以結(jié)果偏大。
四、計(jì)算題(本大題共3小題，共43.0分)
13. 如圖所示是某游戲軌道示意圖，軌道由與水平面夾角為37°的傾斜粗糙直軌道AB，光滑圓弧軌道BCD組成，兩軌道在B點(diǎn)相切，O為圓弧軌道的圓心，C點(diǎn)為圓弧軌道的最低點(diǎn)。游戲時(shí)，操作者將滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))由軌道左側(cè)某位置E水平拋出，使滑塊無碰撞由D進(jìn)入圓弧軌道后，再由B點(diǎn)沖上AB，上升高度較高者獲勝。已知圓弧軌道半徑R=0.5 m，OD、OB與OC的夾角分別為和，滑塊質(zhì)量m=0.5kg，滑塊和AB軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，sin=0.6，cs=0.8，求：
(1)若某次操作者水平拋出滑塊的位置E與D點(diǎn)的高度差h1=0.8m時(shí)，滑塊恰好滿求要求。求滑塊到達(dá)D點(diǎn)的速度；
(2)滿足(1)條件時(shí)，求滑塊經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力FN；
(3)試找到滑塊水平拋出的位置E到D點(diǎn)的水平距離x與滑塊由B點(diǎn)沖出后最后到達(dá)的位置與B點(diǎn)的距離L應(yīng)滿足的函數(shù)關(guān)系。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
【詳解】(1)對(duì)滑塊，對(duì)E到D，由平拋運(yùn)動(dòng)可得：
滑塊到達(dá)D點(diǎn)的速度大小為
(2)由E到C，動(dòng)能定理可得：
得：
在C點(diǎn)，由牛頓第二定律可得：
解得：
由牛頓第三定律，滑塊在C點(diǎn)對(duì)圓弧軌道的作用力，方向豎直向下
(3)E到D，由平拋運(yùn)動(dòng)可得：
得：
由D到A，動(dòng)能定理可得：
得
14. 如圖甲所示，兩平行金屬板A、B與x軸垂直放置，接在電壓U0=400V的穩(wěn)壓電源上，A板過原點(diǎn)，在B板上中間處有一長(zhǎng)度l0=2cm的水平狹縫。B板右側(cè)水平放置邊長(zhǎng)為l=8cm的兩正方形平行金屬板C、D，兩板間距d=4cm，距板右端處垂直x軸有一熒光屏。在z軸上有一足夠長(zhǎng)離子源，可以連續(xù)釋放初速度為零的正離子，已知離子源、B上的狹縫和C、D中間線在同一水平面內(nèi)。C、D不加電壓時(shí)，熒光屏上會(huì)出現(xiàn)一條長(zhǎng)2cm的水平亮線，離子的比荷均為，不計(jì)離子的重力。
(1)求離子穿過B板狹縫時(shí)的速度大小；
(2)在C、D兩極板間接上電壓UDC=120V，可在兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，求離子打在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)位移；
(3)在C、D兩極板間接上如圖乙所示的電壓(離子通過電場(chǎng)時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，若C、D兩板間的距離d可調(diào)，求離子打在熒光屏上區(qū)域面積的最大值。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【詳解】(1)正離子在AB間加速時(shí)，由動(dòng)能定理得
得
(2)正離子在CD間發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，由牛頓第二定律，電場(chǎng)力提供加速度，即
得加速度為
正離子通過板間時(shí)間為
得離子在板間偏轉(zhuǎn)距離為
得
由于
離子可以通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，由幾何關(guān)系得
得離子打在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)位移為
(3)由于C、D兩板間的距離d可調(diào)，當(dāng)離子恰好能從板的邊界射出，最終達(dá)到熒光屏上的位移也最大，此時(shí)偏轉(zhuǎn)豎直方向速度
得最大為
此時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角和水平方向的夾角正切值為
由偏轉(zhuǎn)距離
得
代入數(shù)據(jù)得
熒光屏上的偏轉(zhuǎn)位移為
最大面積為
15. 如圖甲所示，平臺(tái)ON上有一輕質(zhì)彈簧，其左端固定于豎直擋板上，右端與質(zhì)量、可看作質(zhì)點(diǎn)的物塊A相接觸(不粘連)，OP段粗糙且長(zhǎng)度等于彈簧原長(zhǎng)。PN段光滑，上面有靜止的小滑塊B、C，，，滑塊B、C之間有一段輕彈簧剛好處于原長(zhǎng)，B與輕彈簧連接，滑塊C未連接彈簧，兩滑塊離N點(diǎn)足夠遠(yuǎn)。物塊A開始靜止于P點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)水平向左的外力F，大小隨位移x變化關(guān)系如圖乙所示。物塊A向左運(yùn)動(dòng)x=0.40m后撤去外力F，此后物塊A向右運(yùn)動(dòng)到離開P點(diǎn)時(shí)的速度為v0=4m/s，A與B碰撞后粘合在一起，碰撞時(shí)間極短?；瑝KC脫離彈簧后滑上傾角θ=37°的傳送帶，并剛好到達(dá)傳送帶頂端。已知滑塊C與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50，水平面MN右端N處與傾斜傳送帶理想連接，傳送帶以恒定速度v=1m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)物塊A與物塊B碰撞前克服摩擦力做功為多少；
(2)滑塊C 剛滑上傳送帶時(shí)的速度；
(3)物塊C 滑上傳送帶到達(dá)頂端的過程中，滑塊C與傳送帶之間摩擦產(chǎn)生的熱量。
【答案】(1)2J；(2)1.6m/s；(3)0.536J
【解析】
【詳解】(1)根據(jù)圖像可以求外力F做功為
物塊A從開始運(yùn)動(dòng)M點(diǎn)的過程中
解得
(2)A與B碰撞，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得
解得
v1= 1m/s
AB碰撞后，到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)
解得
(3)C在傳送帶上減速至傳送帶共速過程中
解得
則
C與傳送帶之間的相對(duì)位移是
解得
C與傳送帶共速后，繼續(xù)減速滑到頂端
解得
C與傳送帶之間的相對(duì)位移是
解得
則
摩擦產(chǎn)生的總熱量為

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