
班級______姓名______學(xué)號______
考生須知
1.本試卷共5頁,滿分100分,考試時(shí)長90分鐘。
2.試題答案一律書寫在答題紙上,在試卷上作答無效。
3.在答題紙上,選擇題用2B鉛筆作答,非選擇題用黑色字跡簽字筆作答。
4.考試結(jié)束后,將答題紙、試卷和草稿紙一并交回。
一、單項(xiàng)選擇題:本大題共10道小題,每小題3分,共30分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)符合題目的要求。把正確答案涂寫在答題卡上相應(yīng)的位置上。
1. 如圖所示,運(yùn)動(dòng)員在攀登峭壁的過程中,通過手、腳與巖壁、繩索間的相互作用來克服自身的重力。若圖片所示時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員保持靜止,則運(yùn)動(dòng)員( )
A. 只受到重力和拉力的作用B. 一定受到巖石施加的支持力
C. 一定受到巖石施加的靜摩擦力D. 所受到的合力豎直向上
2. 如圖所示,一對用絕緣柱支撐金屬導(dǎo)體A和B,使它們彼此接觸。起初它們不帶電,貼在下部的兩金屬箔是閉合的?,F(xiàn)將一個(gè)帶正電的導(dǎo)體球C靠近導(dǎo)體A,如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 導(dǎo)體A下面的金屬箔張開,導(dǎo)體B下面的金屬箔仍閉合
B. 導(dǎo)體A的部分正電荷轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體B上,導(dǎo)體A帶負(fù)電
C. 導(dǎo)體A的電勢升高,導(dǎo)體B的電勢降低
D. 將導(dǎo)體A、B分開后,再移走C,則A帶負(fù)電
3. 質(zhì)量為m的物體從某一高度由靜止釋放,除重力之外還受到水平方向大小、方向都不變的力F的作用。下列說法正確的是( )
A. 物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線
B. 物體落地時(shí)速度方向豎直向下
C. 物體下落時(shí)加速度方向不斷變化
D. 若在物體落地前的某一位置撤去力F,則物體從開始運(yùn)動(dòng)到落地的時(shí)間不變
4. 圖甲為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0.4s時(shí)的波形圖,P、Q是這列波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A. 這列波沿x軸負(fù)方向傳播
B. 這列波的傳播速度v=15m/s
C. 這列波的波長λ=7.3m
D. 在t=0.4s到t=0.5s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程是1.5m
5. 我國發(fā)射的“天和”核心艙距離地面的高度為h,運(yùn)動(dòng)周期為T,繞地球的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知萬有引力常量為G,地球半徑為R,根據(jù)以上信息可知( )
A. 地球的質(zhì)量B. 核心艙的質(zhì)量
C. 核心艙的向心加速度D. 核心艙的線速度
6. 電動(dòng)平衡車作為一種電力驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸載具,被廣泛應(yīng)用在娛樂、代步、安保巡邏等領(lǐng)域。某人站在平衡車上以初速度在水平地面上沿直線做加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)歷時(shí)間t達(dá)到最大速度,此過程電動(dòng)機(jī)的輸出功率恒為額定功率P。已知人與車整體的質(zhì)量為m,所受阻力的大小恒為f。則( )
A.
B. 車速為時(shí)的加速度大小為
C. 人與車在時(shí)間t內(nèi)的位移大小等于
D. 在時(shí)間t內(nèi)阻力做的功為
7. 在如圖所示的電路中,電源內(nèi)阻和定值電阻的阻值均為r,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為2r。閉合開關(guān),將滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)的過程中,下列選項(xiàng)正確的是( )
A. 電壓表的示數(shù)變大B. 電流表的示數(shù)變大
C. 電源的效率變大D. 滑動(dòng)變阻器消耗功率變大
8. 如圖所示,在盛有導(dǎo)電液體的水平玻璃皿中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極,沿邊緣內(nèi)壁放另一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)”,其中蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場可視為勻強(qiáng)磁場,磁鐵上方為S極。電源的電動(dòng)勢,限流電阻。閉合開關(guān)S后,當(dāng)導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)理想電壓表的示數(shù)為3.5V,理想電流表示數(shù)為0.5A。則( )
A. 從上往下看,液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
B. 玻璃皿中兩電極間液體的電阻為7Ω
C. 液體消耗的電功率為1.75W
D. 電源的內(nèi)阻為5Ω
9. 用試探電荷可以探測電場中場強(qiáng)和電勢的分布情況。如圖甲所示,兩個(gè)被固定的點(diǎn)電荷連線的延長線上有a、b兩點(diǎn),帶正電。試探電荷僅受電場力作用,時(shí)刻從b點(diǎn)沿著ba方向運(yùn)動(dòng),時(shí)刻到達(dá)a點(diǎn),其v-t圖像如圖乙所示,根據(jù)圖像,下列判斷正確的是( )
A. 帶正電
B. 沿ba連線電勢先減小后增大
C. 場強(qiáng)為零的點(diǎn)在b點(diǎn)和a點(diǎn)之間
D. 試探電荷在b點(diǎn)電勢能比a點(diǎn)電勢能大
10. 如圖所示為著名的“阿特伍德機(jī)”裝置示意圖??邕^輕質(zhì)定滑輪的輕繩兩端懸掛兩個(gè)質(zhì)量均為M的物塊,當(dāng)左側(cè)物塊附上質(zhì)量為m的小物塊時(shí),該物塊由靜止開始加速下落,下落h后小物塊撞擊擋板自動(dòng)脫離,系統(tǒng)以v勻速運(yùn)動(dòng)。忽略系統(tǒng)一切阻力,重力加速度為g。若測出v,則可完成多個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于此次實(shí)驗(yàn)的說法,正確的是( )
A. 系統(tǒng)放上小物塊后,輕繩的張力增加了mg
B. 可測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=
C. 要驗(yàn)證機(jī)械能守恒,需驗(yàn)證等式mgh=Mv2,是否成立
D. 要探究合外力與加速度的關(guān)系,需探究mg=(M+m)是否成立
二、多項(xiàng)選擇題:本大題共4道小題,每小題3分,共12分。每小題全選對的得3分,選對但不全的得2分,只要有選錯(cuò)的該小題不得分。把正確答案涂寫在答題卡上相應(yīng)的位置上。
11. 在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中,水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖1所示,磁場方向向上為正方向。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖2所示的正弦曲線規(guī)律變化時(shí),下列說法正確的是( )
A. t=1s時(shí),導(dǎo)體環(huán)中的電流為0
B. t=2s時(shí),導(dǎo)體環(huán)中的磁通量變化率為0
C. t=3s和t=5s時(shí),導(dǎo)體環(huán)中的電流大小相等、方向相反
D. 2s~4s內(nèi),導(dǎo)體環(huán)中的電流方向先為負(fù)方向后為正方向
12. 圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)作出的電源E的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像,圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)作出的小燈泡L的圖像。下列說法中正確的是( )
A. 電源E的電動(dòng)勢約為
B. 電源E的內(nèi)阻約為
C. 電源E的路端電壓為時(shí),電源效率約為50%
D. 將小燈泡L接在電源E兩端組成閉合回路,此時(shí)小燈泡消耗的功率約為
13. 如圖甲所示,輕彈簧豎直放置,下端固定在水平地面上,一質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上端高h(yuǎn)處由靜止釋放。以小球開始下落的位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿豎直向下方向建立坐標(biāo)軸Ox,小球所受彈力F的大小隨小球位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示。小球向下運(yùn)動(dòng)過程中,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。小球可視為質(zhì)點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力的影響。重力加速度為g。下列說法正確的是( )
A. 處,小球的速度為零
B. 處與處,小球的加速度大小相等
C. 處,小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和最大
D. 從到過程中,小球所受彈力做功為
14. 1911年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度低于某一臨界溫度時(shí),其直流電阻率會(huì)降到以下,遠(yuǎn)低于正常金屬的,稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。1934年,科學(xué)家提出超導(dǎo)體的二流體模型初步解釋了低溫超導(dǎo)現(xiàn)象。該模型認(rèn)為,當(dāng)金屬在溫度低于成為超導(dǎo)體后,金屬中的自由電子會(huì)有一部分凝聚成超導(dǎo)電子(“凝聚”是指電子動(dòng)量分布趨于相同、有序)。隨著溫度進(jìn)一步降低,越來越多的自由電子凝聚為超導(dǎo)電子。這些超導(dǎo)電子與金屬離子不發(fā)生“碰撞”,因而超導(dǎo)電子的定向運(yùn)動(dòng)不受阻礙,具有理想的導(dǎo)電性。一圓柱形金屬導(dǎo)體,沿其軸線方向通有均勻分布的恒定電流,將中間一段金屬降溫轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體后,超導(dǎo)體內(nèi)的電流只分布在表面厚為量級的薄層內(nèi),其截面示意圖如圖所示。在正常金屬和超導(dǎo)體之間還存在尺度為量級的交界區(qū)。根據(jù)上述信息可知( )
A. 交界區(qū)兩側(cè)單位時(shí)間內(nèi)通過的電荷量相等
B. 超導(dǎo)體中需要恒定電場以維持其中超導(dǎo)電流
C. 如圖中超導(dǎo)體內(nèi)部可能存在定向移動(dòng)的自由電子
D. 如圖中超導(dǎo)體內(nèi)部軸線處的磁場一定為零
三、實(shí)驗(yàn)題:本大題共2小題,共18分。把正確答案填在答題紙中相應(yīng)的位置上。
15. 如圖a所示是利用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)組裝單擺時(shí),實(shí)驗(yàn)室有兩種小球:直徑約為2.0cm的鐵球和直徑約為2.0cm塑料球。對擺球的選擇,下列說法正確的是________(選填字母代號);
A.應(yīng)選用鐵球
B.應(yīng)選用塑料球
C.鐵球和塑料球的大小差不多,它們在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力大小幾乎相同,因此選用鐵球或塑料球都可以
(2)用游標(biāo)卡尺測量小球直徑,如圖b所示,測出的小球直徑為_________cm;
(3)為了提高實(shí)驗(yàn)精確度,下列說法正確的是___________(選填字母代號);
A.把擺球從平衡位置拉開一個(gè)約30o的角度后釋放
B.當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)和結(jié)束計(jì)時(shí)
C.用秒表測30至50次全振動(dòng)的時(shí)間,計(jì)算出平均周期
(4)擺長測量完成后,在測量周期時(shí),擺球振動(dòng)過程中固定擺線的懸點(diǎn)處出現(xiàn)松動(dòng),擺長略微變長,這將會(huì)導(dǎo)致所測重力加速度的數(shù)值_______(選填“偏大”、“偏小”或 “不變”)。
16. 某物理興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測量不同電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。
(1)甲同學(xué)所測電源的電動(dòng)勢約為,內(nèi)阻約為。
①甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,可選擇的器材有:
A.電流表(量程為,內(nèi)阻約為);
B.電壓表(量程為,內(nèi)組為為);
C.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為);
D.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為)。
本實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用___________(選填“C”或“D”)。
②甲同學(xué)用圖1所示的電路進(jìn)行測量,請將圖2中的實(shí)物電路補(bǔ)充完整_________。
(2)乙同學(xué)用電阻箱和電壓表測量水果電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,電路如圖3所示。閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)電阻箱得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),由電阻箱的電阻和電阻箱兩端的電壓,計(jì)算得到通過電阻箱的電流,如下表所示。坐標(biāo)紙上已經(jīng)描好了5組數(shù)據(jù)點(diǎn),請將第4組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上,并在圖4中作出圖像___________。根據(jù)圖像得出該水果電池的內(nèi)阻___________。
(3)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在分析實(shí)驗(yàn)誤差時(shí),認(rèn)為由于電表內(nèi)阻的影響,導(dǎo)致電壓表和電流表的測量值可能與“路端電壓”和“流過電源的電流”存在偏差。下列分析正確的是______
A.圖1中電壓表的測量值偏大
B.圖1中電流表的測量值偏小
C.圖3中電壓表的測量值偏大
D.圖3中計(jì)算出的電流值比“流過電源的電流”小
四、計(jì)算題:本大題共4道小題,共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明,方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。把正確答案寫在答題卡相應(yīng)的位置上。
17. 如圖所示,用不可伸長的輕繩將物塊a懸掛于O點(diǎn)?,F(xiàn)將輕繩拉至水平,將物塊a由靜止釋放。當(dāng)物塊a運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí),恰好與靜止在水平面上的物塊b發(fā)生完全彈性碰撞。碰撞后物塊b在水平面上滑行一段距離后停下來。已知輕繩的長度為L,物塊a的質(zhì)量為m,物塊b的質(zhì)量為3m,a、b均可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度大小為g,不計(jì)空氣阻力的影響。
(1)求碰撞前瞬間,輕繩對物塊a的拉力大?。?br>(2)求碰撞后瞬間,物塊b速度大?。?br>(3)有同學(xué)認(rèn)為:兩物塊碰撞后,物塊b在水平面上滑行一段距離后停下來,是因?yàn)榕鲎埠鬀]有力來維持它的運(yùn)動(dòng)。你認(rèn)為這種說法是否正確,并說明你的理由。
18. 如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面的夾角為θ,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源?,F(xiàn)把一個(gè)長度為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好不發(fā)生滑動(dòng)。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒的電阻為R,金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度大小為g。求:
(1)導(dǎo)體棒中電流I;
(2)t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒所受安培力的沖量;
(3)導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
19. 目前正在運(yùn)轉(zhuǎn)的我國空間站天和核心艙,搭載了一種全新的推進(jìn)裝置——霍爾推力器。其工作原理簡化如下:由陰極逸出(初速度極小)的一部分電子進(jìn)入放電室后,在電場力與磁場力的共同作用下被束縛在一定的區(qū)域內(nèi),與推進(jìn)劑工質(zhì)(氙原子)發(fā)生碰撞使其電離;電離后的氙離子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度很小,其運(yùn)動(dòng)可視為在軸向電場力作用下的直線運(yùn)動(dòng),并最終被高速噴出,霍爾推力器由于反沖獲得推進(jìn)動(dòng)力。設(shè)某次核心艙進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,開啟霍爾推力器,電離后的氙離子初速度為0,經(jīng)電壓為U的電場加速后高速噴出,單位時(shí)間內(nèi)噴出氙離子的數(shù)目為N,已知一個(gè)氙離子的質(zhì)量為m,電荷量為q,忽略離子間的相互作用力和電子能量的影響,求:
(1)氙離子噴出加速電場的速度v及其所形成的等效電流為I;
(2)霍爾推力器獲得的平均推力大小F;
(3)可以用離子推進(jìn)器工作過程中產(chǎn)生的推力與電壓為U的電場對氙離子做功的功率的比值S來反映推進(jìn)器工作情況.通過計(jì)算說明,如果要增大S可以采取哪些措施。
20. 用靜電的方法來清除空氣中的灰塵,需要首先設(shè)法使空氣中的灰塵帶上一定的電荷,然后利用靜電場對電荷的作用力,使灰塵運(yùn)動(dòng)到指定的區(qū)域進(jìn)行收集。為簡化計(jì)算,可認(rèn)為每個(gè)灰塵顆粒的質(zhì)量及其所帶電荷量均相同,設(shè)每個(gè)灰塵所帶電荷量為q,其所受空氣阻力與其速度大小成正比,表達(dá)式為F阻=kv(式中k為大于0的已知常量)。由于灰塵顆粒的質(zhì)量較小,為簡化計(jì)算,灰塵顆粒在空氣中受電場力作用后達(dá)到電場力與空氣阻力相等的過程所用的時(shí)間及通過的位移均可忽略不計(jì),同時(shí)也不計(jì)灰塵顆粒之間的作用力及灰塵所受重力的影響。
(1)有一種靜電除塵的設(shè)計(jì)方案是這樣的,需要除塵的空間是一個(gè)高為H的絕緣圓桶形容器的內(nèi)部區(qū)域,將一對與圓桶半徑相等的圓形薄金屬板平行置于圓桶的上、下兩端,恰好能將圓桶封閉,如圖甲所示。在圓桶上、下兩金屬板間加上恒定的電壓U(圓桶內(nèi)空間的電場可視為勻強(qiáng)電場),便可以在一段時(shí)間內(nèi)將圓桶區(qū)域內(nèi)的帶電灰塵顆粒完全吸附在金屬板上,從而達(dá)到除塵的作用,求灰塵顆粒運(yùn)動(dòng)可達(dá)到的最大速率;
(2)對于一個(gè)待除塵的半徑為R的絕緣圓桶形容器內(nèi)部區(qū)域,還可以設(shè)計(jì)另一種靜電除塵的方案:沿圓桶的軸線有一根細(xì)直導(dǎo)線作為電極,緊貼圓桶內(nèi)壁加一個(gè)薄金屬桶作為另一電極。在直導(dǎo)線電極外面套有一個(gè)由絕緣材料制成的半徑為R0的圓桶形保護(hù)管,其軸線與直導(dǎo)線重合,如圖乙所示。若在兩電極間加上恒定的電壓,使得桶壁處電場強(qiáng)度的大小恰好等于第(1)問的方案中圓桶內(nèi)電場強(qiáng)度的大小,且已知此方案中沿圓桶半徑方向電場強(qiáng)度大小E的分布情況為,式中r為所研究的點(diǎn)與直導(dǎo)線的距離;
①試通過計(jì)算分析,帶電灰塵顆粒從保護(hù)管外壁運(yùn)動(dòng)到圓桶內(nèi)壁的過程中,其瞬時(shí)速度大小v隨其與直導(dǎo)線的距離r之間的關(guān)系;
②對于直線運(yùn)動(dòng),教科書中講解了由v-t圖像下的面積求位移的方法,請你借鑒此方法,利用v隨r變化的關(guān)系,畫出隨r變化的圖像,根據(jù)圖像的面積求出帶電灰塵顆粒從保護(hù)管外壁運(yùn)動(dòng)到圓桶內(nèi)壁的時(shí)間。
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