安徽省皖東智校協(xié)作聯(lián)盟2023_2024學(xué)年高三物理上學(xué)期10月聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)試題含解析-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

注意事項(xiàng)：
1．答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫(xiě)在答題卡上。
2．回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對(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)?；卮鸱沁x擇題時(shí)，將答案寫(xiě)在答題卡上。寫(xiě)在本試卷上無(wú)效。
3．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。
一、選擇題：本題共11小題，每小題4分，共44分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8~11題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。
1. 原子核的比結(jié)合能是原子核穩(wěn)定程度的量度，原子核的比結(jié)合能曲線(xiàn)如圖所示，根據(jù)該曲線(xiàn)，下列說(shuō)法正確的是（）
A. 原子核的結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定
B. 核的結(jié)合能約為14 MeV
C. 一個(gè)重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能
D. 核中核子的比結(jié)合能比核中核子的比結(jié)合能小
【答案】C
【解析】
【詳解】A．原子核的比結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定。A錯(cuò)誤；
B．核的結(jié)合能約為
B錯(cuò)誤；
C．一個(gè)重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能。C正確；
D．原子核的比結(jié)合能曲線(xiàn)可知，核中核子的比結(jié)合能比核中核子的比結(jié)合能大。D錯(cuò)誤。
故選C。
2. 某電梯在0~20s內(nèi)速度隨時(shí)間的變化情況如圖所示。規(guī)定向上為正方向，下列說(shuō)法正確的是（）
A. 5~15s內(nèi)電梯向下做勻減速運(yùn)動(dòng)
B. 5~15s內(nèi)電梯內(nèi)物體的機(jī)械能始終增大
C. 0~5s內(nèi)與5~15s內(nèi)電梯的平均速度大小相等，方向相反
D. 15~20s內(nèi)，電梯對(duì)其內(nèi)物體支持力的沖量豎直向下
【答案】B
【解析】
【詳解】A．速度-時(shí)間圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示物體的位移，由圖可知5~15s內(nèi)位移為正，則電梯向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．5~15s內(nèi)電梯內(nèi)物體的加速度大小
說(shuō)明物體受到向上的作用力，此力對(duì)物體始終做正功，機(jī)械能始終增大，選項(xiàng)B正確；
C．0~5s內(nèi)的平均速度
5~15s內(nèi)的平均速度
方向均為豎直向上，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．15~20s內(nèi)，電梯內(nèi)物體的加速度大小
說(shuō)明物體受到向上的支持力，則電梯對(duì)其內(nèi)物體支持力的沖量豎直向上，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選B。
3. 如圖所示，質(zhì)量相同都為m，但表面粗糙程度不同的三個(gè)物塊a、b、c放在三個(gè)完全相同的斜面體上，質(zhì)量為M傾角為的斜面體靜置于粗糙水平面上。物塊a、b、c以相同初速度下滑，其圖像如圖所示。物塊下滑過(guò)程中斜面體始終保持靜止，a、b、c與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為，斜面體對(duì)地面的壓力分別為，斜面體對(duì)地面的摩擦力分別為。下列判斷正確的是（）
A
B. 且方向水平向右
C.
D. 且方向水平向左
【答案】D
【解析】
【詳解】A．圖像的斜率表示加速度，可知，物塊a勻加速下滑，物塊b勻速下滑，物塊c勻減速下滑，則對(duì)物塊a有
解得
對(duì)物塊b有
則有
對(duì)物塊c有
則有
故有
故A錯(cuò)誤；
B．對(duì)物塊和斜面體整體進(jìn)行分析，物塊a和斜面體有沿斜面向下的加速度，對(duì)加速度進(jìn)行分解，豎直方向有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，則有
斜面對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)斜面的摩擦力是一對(duì)相互作用力，對(duì)斜面分析有
根據(jù)圖像有
解得
地面對(duì)斜面摩擦力方向向左，則斜面對(duì)地面的摩擦力向右，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)上述，物塊b和斜面體處于平衡狀態(tài)，則有
，
故C錯(cuò)誤；
D．物塊c和斜面體有沿斜面向上的加速度，對(duì)加速度進(jìn)行分解，豎直方向有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，則有
斜面對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)斜面的摩擦力是一對(duì)相互作用力，對(duì)斜面分析有
根據(jù)圖像有
解得
地面對(duì)斜面摩擦力方向向右，則斜面對(duì)地面的摩擦力向左，故D正確。
故選D。
4. 圖像中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷過(guò)程又回到狀態(tài)a，圖像中的bc段與橫軸平行，ca段與縱軸平行。下列說(shuō)法正確的是（）
A. 由是等溫變化過(guò)程
B. 由外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量
C. 由氣體從外界吸收的熱量小于氣體內(nèi)能的增加量
D. 由氣體內(nèi)能增加
【答案】B
【解析】
【詳解】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得氣體壓強(qiáng)降低、體積增大，但是無(wú)法判斷狀態(tài)a和狀態(tài)b的pV的大小關(guān)系，所以不能判斷a到b溫度的變化，故A錯(cuò)誤；
B．氣體由壓強(qiáng)不變，體積變小，可得溫度T降低，內(nèi)能減少（），根據(jù)結(jié)合體積變小外界對(duì)氣體做正功（），可得此時(shí)氣體對(duì)外界放出熱量（），且放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功，故B正確；
C．氣體由氣體體積不變，壓強(qiáng)增大，所以溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)可知，氣體內(nèi)能增加量等于從外界吸收的熱量，故C錯(cuò)誤；
D．由于氣體在a狀態(tài)的溫度高于c，則可知?dú)怏w從氣體內(nèi)能減小，故D錯(cuò)誤。
故選B。
5. 如圖所示為某靜電場(chǎng)中x軸上各點(diǎn)電勢(shì)φ的分布圖，電場(chǎng)方向平行于x軸，一質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子（不計(jì)重力），從O點(diǎn)（x=0）靜止釋放，僅在電場(chǎng)力的作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法不正確的是（）
A. 粒子O點(diǎn)和x2間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)
B. 粒子從O運(yùn)動(dòng)到x2的過(guò)程中做加速度大小先減小后增大的變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
C. 粒子在x1處具有最大速度為
D. 粒子從O到x2的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能先增大后減小
【答案】D
【解析】
【詳解】A．O到x1，電勢(shì)增高，-q做加速運(yùn)動(dòng)，x1到x2電勢(shì)減小，-q做減速運(yùn)動(dòng)。由于O、x2兩點(diǎn)電勢(shì)相同，所以粒子在O點(diǎn)和x2間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。故A正確；
B．圖線(xiàn)的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，由于粒子只受電場(chǎng)力，根據(jù)，可知粒子從O運(yùn)動(dòng)到x2的過(guò)程中做加速度大小先減小后增大的變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。故B正確；
C．粒子在x1處具有最大速度，則O到x1有
解得
故C正確；
D．粒子從O到x2的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能先增大后減小，則電勢(shì)能先減小后增大。故D錯(cuò)誤。
本題選錯(cuò)的，故選D。
6. 如圖所示，質(zhì)量為m的物塊A靜止在水平面上，A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，A的左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙，一個(gè)質(zhì)量為M的物塊B以速度向右運(yùn)動(dòng)，與A發(fā)生彈性正碰，碰后A向前滑行后停止。若僅把A的質(zhì)量變?yōu)?，其它條件不變，再次讓B與A發(fā)生彈性碰撞，碰后A向前滑行后停止。已知，則（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】A與B發(fā)生彈性碰撞，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，則
碰后A向前滑行，根據(jù)動(dòng)能定理
解得
可得
解得
故選A。
7. 如圖所示，兩人各自用吸管吹黃豆，甲黃豆從吸管末端P點(diǎn)水平射出的同時(shí)，乙黃豆從另一吸管末端M點(diǎn)斜向上射出，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后兩黃豆在N點(diǎn)相遇，曲線(xiàn)1和2分別為甲、乙黃豆的運(yùn)動(dòng)軌跡。若M點(diǎn)在P點(diǎn)正下方，M點(diǎn)與N點(diǎn)位于同一水平線(xiàn)上，且PM長(zhǎng)度等于MN的長(zhǎng)度，不計(jì)空氣阻力，可將黃豆看成質(zhì)點(diǎn)，則（）
A. 甲黃豆在P點(diǎn)的速度與乙黃豆在最高點(diǎn)的速度不相等
B. 乙黃豆相對(duì)于M點(diǎn)上升的最大高度為PM長(zhǎng)度一半
C. 兩黃豆相遇時(shí)甲的速度與水平方向的夾角的正切值為乙的3倍
D. 兩黃豆相遇時(shí)甲的速度大小與乙的速度大小之比為
【答案】D
【解析】
【詳解】A．甲黃豆在P點(diǎn)的速度與乙黃豆在最高點(diǎn)的速度都等于各自運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水平方向的分速度，二者整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的水平位移和時(shí)間均相同，故水平分速度相等，則甲黃豆在P點(diǎn)的速度與乙黃豆在最高點(diǎn)的速度相等，故A錯(cuò)誤；
B．設(shè)，甲、乙兩黃豆自射出后經(jīng)時(shí)間t相遇，則有
對(duì)于乙黃豆，根據(jù)斜拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知其從最高點(diǎn)（設(shè)為Q）到N的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，Q、N兩點(diǎn)之間的水平距離為，豎直距離為
故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的推論可知，甲黃豆到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向的夾角的正切值為位移方向與水平方向的夾角的正切值的2倍，即
乙黃豆到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向的夾角的正切值為相對(duì)于Q點(diǎn)的位移方向與水平方向的夾角的正切值的2倍，即
可得
故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)B項(xiàng)分析，設(shè)甲、乙兩黃豆在N點(diǎn)時(shí)的水平分速度大小均為，速度大小分別為，有
可得
故D正確。
故選D。
8. 如圖，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為，原線(xiàn)圈上接有燈泡和開(kāi)關(guān)S，副線(xiàn)圈接有燈泡且燈泡和的額定電壓均為，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)兩燈泡恰好均能正常發(fā)光，則（）
A. 電源電壓有效值為B. S斷開(kāi)時(shí)，燈泡和的電流之比為
C. S閉合后，燈泡恰能正常發(fā)光D. S斷開(kāi)時(shí)，燈泡和的功率之比
【答案】ABD
【解析】
【詳解】A．兩燈泡均恰能正常發(fā)光，則其兩端電壓均為額定電壓，原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為，可知原線(xiàn)圈兩端電壓
則電源的電壓
故A正確；
BD．根據(jù)公式
得
則S斷開(kāi)時(shí)，流過(guò)燈泡和的電流之比為，故、的功率之比為，故BD正確；
C．S閉合后，燈泡短路，變壓器原線(xiàn)圈兩端電壓變?yōu)?，則副線(xiàn)圈兩端電壓變?yōu)?，則燈泡不能正常發(fā)光，故C錯(cuò)誤。
故選ABD。
9. 一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，圖甲為時(shí)的波形圖，質(zhì)點(diǎn)a為平衡位置在處的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)b為平衡位置在處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是（）
A. 該波沿x軸正方向轉(zhuǎn)播B. 該波沿x軸負(fù)方向傳播
C. 從到，質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)路程為D. 從到，質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)路程為
【答案】AD
【解析】
【詳解】AB．由題圖乙可知，在時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b沿著y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，因此波沿x軸正方向傳播，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD．由題圖乙可知，質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為
則時(shí)a點(diǎn)離平衡位置的距離
時(shí)，波向右傳播了，a點(diǎn)恰好運(yùn)動(dòng)到負(fù)的最大位移處，因此a質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程
故C錯(cuò)誤，D正確。
故選AD。
10. 圖1的左側(cè)平行金屬板M、N間距為d，加有圖2所示的交變電壓，圖1右側(cè)為半徑為R（）的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直于紙面向內(nèi)（圖中未畫(huà)出），AB為豎直方向直徑。是M、N板間的中線(xiàn)并經(jīng)過(guò)圓形磁場(chǎng)的圓心。不同時(shí)刻從O點(diǎn)沿中線(xiàn)射入初速度都為的不同粒子（不計(jì)粒子的重力），所有出射粒子都從A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。則下列說(shuō)法中正確的是（）
A. 粒子都帶負(fù)電
B. 粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同，且一定是電場(chǎng)周期T的整數(shù)倍
C. 所有粒子從電場(chǎng)中射出的位置相同
D. 粒子的比荷一定相等，都為
【答案】BD
【解析】
【詳解】B．所有粒子都匯聚到A點(diǎn)，顯然為磁聚焦，故所有粒子從電場(chǎng)中射出的速度都為，方向水平，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定為周期T的整數(shù)倍，故B正確；
AD．進(jìn)入磁場(chǎng)向上偏轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，故粒子帶正電，由，解得軌道半徑
粒子的比荷為
故A錯(cuò)誤， D正確；
C．不同時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)的粒子豎直方向運(yùn)動(dòng)不同，所有射出電場(chǎng)的位置也會(huì)不一樣，故C錯(cuò)誤。
故選BD。
11. 如圖所示，足夠長(zhǎng)的輕繩一端固定于O點(diǎn)，繞過(guò)輕質(zhì)光滑的動(dòng)滑輪和定滑輪，另一端與質(zhì)量為的物塊B相連，動(dòng)滑輪下方懸掛質(zhì)量為的物塊A，將物塊B置于傾角為的固定斜面的頂端。已知斜面長(zhǎng)為，與物塊B相連接的輕繩始終與斜面平行，物塊B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，懸掛動(dòng)滑輪的輕繩豎直，兩滑輪間豎直距離足夠長(zhǎng)，空氣阻力忽略不計(jì)，兩物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g取。現(xiàn)由靜止釋放物塊B至其運(yùn)動(dòng)到斜面底端的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）
A. 物塊A增加的機(jī)械能等于物塊B減少的機(jī)械能
B. 物塊A運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
C. 物塊B獲得的最大動(dòng)能為
D. 物塊A增加的機(jī)械能為
【答案】BC
【解析】
【詳解】A．物塊B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，A、B組成系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；
B．由題可知，同一時(shí)刻瞬時(shí)速度關(guān)系為
對(duì)A、B組成的系統(tǒng)，由動(dòng)能定理有
解得
由
得
故B正確；
C．物塊B的最大動(dòng)能為
故C正確；
D．設(shè)此過(guò)程中物塊A增加的機(jī)械能為，有
解得
故D錯(cuò)誤。
故選BC。
二、非選擇題：本題共5小題，共56分。
12. 物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：
（1）實(shí)驗(yàn)儀器。用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量，示數(shù)如圖所示。則讀數(shù)分別為_(kāi)_____、______。
（2）實(shí)驗(yàn)原理。下圖為“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。認(rèn)為桶和砂所受的重力等于使小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合力。實(shí)驗(yàn)中______平衡摩擦力以及______要求桶和砂的總質(zhì)量m比小車(chē)質(zhì)量M小得多。（選填“需要”、“不需要”）
（3）數(shù)據(jù)分析。某次實(shí)驗(yàn)，該組同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為，每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。所有測(cè)量數(shù)據(jù)如圖所示，則（計(jì)算結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字）
①打下C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度為_(kāi)_____；
②紙帶的加速度大小為_(kāi)_____。
【答案】 ①. 31.4 ②. 2.150 ③. 需要 ④. 需要 ⑤. 0.84 ⑥. 1.7
【解析】
【詳解】（1）[1]根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)律，該讀數(shù)為
[2]根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)律，該讀數(shù)為
（2）[3]研究小車(chē)合外力時(shí)需排除小車(chē)所受摩擦力的影響，故需要平衡摩擦力；
[4]小車(chē)和鉤碼做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，平衡摩擦力后，對(duì)小車(chē)有
對(duì)鉤碼有
解得輕繩拉力為
可知，當(dāng)滿(mǎn)足M遠(yuǎn)大于m時(shí)，拉力才近似等于。
（3）①[4]由于每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為
砝碼和盤(pán)做勻變速運(yùn)動(dòng)，打下C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度等于在BD段的平均速度，則有
②[5]根據(jù)逐差法可得紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度為
13. 某興趣小組測(cè)一電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為，內(nèi)阻約為?，F(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：
A．電壓表V（，內(nèi)阻約為）
B．電流表A（）
C．定值電阻（）
D．電阻箱（）
E．滑動(dòng)變阻器（）
F．待測(cè)電池組
G．電鍵S、導(dǎo)線(xiàn)若干
（1）為完成實(shí)驗(yàn)除F、G外還需要哪些實(shí)驗(yàn)器材___________。
（2）根據(jù)你所選用的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路并在虛線(xiàn)框內(nèi)將電路圖補(bǔ)充完整（所選器材要標(biāo)明符號(hào)）。（）
（3）按正確的電路圖連接好電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并多次測(cè)量，同時(shí)記錄各儀器的讀數(shù)，然后做出圖像如圖所示，若圖像的斜率為k，縱軸截距為b，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)___________，內(nèi)阻___________。（用k、b表示，題中已知字母均為基本單位）
（4）實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值___________電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值。（選填大于、小于、等于）
【答案】 ①. BCD ②. ③. ④. ⑤. 等于
【解析】
【詳解】（1）[1]由于所給電壓表量程太大，可用電流表與電阻箱來(lái)測(cè)量。電流表量程，需要的最小總電阻約為，電阻箱阻值不足，所以需要把將電流表改裝，故需要定值電阻、電流表與變阻箱，選擇的器材為BCD；
（2）[2]
（3）[3][4]根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理
整理得
即
由于圖像是一直線(xiàn)，所以縱坐標(biāo)為，由圖像可知，斜率與截距分別為
解得
（4）[5]由以上計(jì)算過(guò)程可知測(cè)量值等于真實(shí)值。
14. 如圖所示，兩束相同的激光束同時(shí)射到三棱鏡的A、B兩點(diǎn)上，光線(xiàn)方向與三棱鏡中心軸OO′平行，A、B兩點(diǎn)距中心軸OO′均為d＝1cm。三棱鏡的底邊長(zhǎng)為4d，底角θ＝30°，對(duì)激光的折射率為n＝。真空中的光速為c＝3×108 m/s ，不考慮光的反射。求：
（1）兩束激光交點(diǎn)到棱鏡底邊的距離L；
（2）兩束激光從進(jìn)入棱鏡到相交所用時(shí)間t。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【詳解】（1）兩束激光的光路圖如圖所示
由折射定律有
解得
=60°
由幾何關(guān)系知光線(xiàn)交點(diǎn)與底邊的距離為
代入數(shù)據(jù)得
L=
（2）激光在三棱鏡中的速度為
激光在棱鏡中傳播所用時(shí)間為
激光在棱鏡外傳播所用時(shí)間為
15. 如圖甲所示，一足夠長(zhǎng)電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ之間的距離，NQ兩端連接阻值的定值電阻，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角。一質(zhì)量、接入電路的阻值的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置，用絕緣細(xì)線(xiàn)通過(guò)光滑的輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量的重物相連，細(xì)線(xiàn)與金屬導(dǎo)軌平行。無(wú)初速度釋放重物，測(cè)得金屬棒沿導(dǎo)軌向上滑行的速度v與時(shí)間t之間的關(guān)系如圖乙所示。，求：
（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（2）從到流過(guò)金屬棒的電荷量q；
（3）從到定值電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）由乙圖知經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間金屬棒開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，其速度
此時(shí)金屬棒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
回路電流
對(duì)重物由平衡條件有
對(duì)金屬棒有
解得
（2）設(shè)金屬棒速度為v時(shí)加速度為a，電流為i，對(duì)重物和金屬棒系統(tǒng)由牛頓第二定律有
由電流定義和加速度定義從到進(jìn)行積累可得
其中由乙圖知
，
解得
（3）回路中電流
根據(jù)電流定義和速度定義從到進(jìn)行積累可得
解得金屬棒的位移
設(shè)回路在該過(guò)程產(chǎn)生的總熱量為，對(duì)系統(tǒng)由能量守恒定律有
根據(jù)焦耳定律以及定值電阻與金屬棒的串聯(lián)關(guān)系知
16. 某科幻小說(shuō)中，人類(lèi)于3023年登陸上了某星球。登陸前，科學(xué)家已測(cè)得該星球的半徑。宇航員登陸后，從距離地面高度為處由靜止釋放一小球，測(cè)得小球下落用時(shí)為。忽略星球的自轉(zhuǎn)，不考慮星球大氣阻力，將星球視為質(zhì)量均勻分布的球體。
（1）求該星球的第一宇宙速度；
（2）甲同學(xué)查閱資料獲知：質(zhì)量均勻分布的球殼對(duì)其內(nèi)部任意位置的質(zhì)點(diǎn)引力都為零。他作了一個(gè)大膽的設(shè)想：從星球表面的A處豎直向下挖通一條穿過(guò)球心的光滑直線(xiàn)隧道，隧道貫穿星球，可以通向星球?qū)γ娴某隹贐處，任何人只要從A處跳入隧道，都能穿越到星球的另一面。求甲同學(xué)跳入隧道后的最大速率v；
（3）乙同學(xué)查閱資料知道第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍。他設(shè)計(jì)了一種物體逃逸該星球的方法：分別從隧道入口A處和出口B處，同時(shí)由靜止釋放兩個(gè)小球P和Q，P、Q的質(zhì)量分別為和（），兩球相遇后只需發(fā)生一次彈性正碰，小球Q就能逃逸該星球，求和應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系。
【答案】（1）；（2）；（3）；
【解析】
【詳解】（1）設(shè)星球表面的重力加速度為，小球自由落體運(yùn)動(dòng)
①
設(shè)星球質(zhì)量為M，小球質(zhì)量為m，忽略自轉(zhuǎn)有
②
設(shè)貼近星球表面運(yùn)行的衛(wèi)星質(zhì)量為，則
③
由①②③并代入數(shù)據(jù)得
（2）設(shè)甲同學(xué)的質(zhì)量為，星球的密度為，當(dāng)甲同學(xué)與球心距離為r時(shí)，受引力大小為
④
即
故甲同學(xué)在隧道中做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在球心處速度最大。從A處到球心，由動(dòng)能定理有
⑤
解得
（3）易知P、Q將在星球球心處相遇，二者發(fā)生碰撞前速率均為
取P碰前的運(yùn)動(dòng)方向正方向，設(shè)碰后P、Q的速度分別為和，則碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒
⑥
機(jī)械能守恒
⑦
設(shè)碰后Q返回到B處的速度為，由動(dòng)能定理有
⑧
欲逃逸需滿(mǎn)足條件
⑨
聯(lián)立⑥⑦⑧⑨得和應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系為

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷更多

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷 更多

相關(guān)試卷更多