一.中國空間站
2021年10月17日，神舟十三號(hào)載人飛船出征太空，并成功與中國空間站組合體完成自主對(duì)接、出艙，以及在軌駐留六個(gè)月，空間站繞地球一圈約90分鐘。駐留期間，航天員進(jìn)行了“天宮課堂”授課，王亞平拋出一只“冰墩墩”后，“冰墩墩”沿拋出方向近似勻速直線前進(jìn)。
1. 根據(jù)下列器材在地面上使用時(shí)的主要功能，航天員在空間站中同樣可以正常使用的是（ ）
A. 單擺演示器B. 彈簧拉力器
C. 家用體重秤D. 啞鈴
2. 神舟十三號(hào)與空間站對(duì)接過程中，______（選填：A.可以 B.不可以）把神舟十三號(hào)看作質(zhì)點(diǎn)。
3. “天宮課堂”中，“冰墩墩”近似勻速直線前進(jìn)，這一過程中“冰墩墩”受到（ ）
A. 萬有引力B. 向心力C. 離心力
4. 空間站繞地球運(yùn)行的角速度約為______rad/s。（保留2位有效數(shù)字）。
5. 空間站的速度______第一宇宙速度（選涂：A.大于B.等于C.小于）；同步地球衛(wèi)星的周期為______小時(shí)。
6. 空間站繞地球運(yùn)行的軌道半徑，約為地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道半徑的（ ）
A. B. C.
7. 考慮相對(duì)論效應(yīng)，在高速飛行的空間站里的時(shí)鐘走過10s，理論上站在地面上的觀察者手里的時(shí)鐘走過的時(shí)間（ ）
A. 大于10sB. 小于10sC. 等于10sD. 都有可能
【答案】1. B 2. B 3. A 4. 1.2×10-3 5. C 24 6. C 7. A
【解析】
【1題解析】
由于空間站中的物體處于完全失重狀態(tài)，所以單擺演示器、家用體重秤、啞鈴均不能正常使用，彈簧拉力器可以正常使用。
故選B。
【2題解析】
當(dāng)物體的大小、形狀對(duì)所研究的問題沒有影響或者影響很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，可將物體看成質(zhì)點(diǎn)，所以神舟十三號(hào)與空間站對(duì)接過程中，不能把神舟十三號(hào)看作質(zhì)點(diǎn)。
故選B。
【3題解析】
“天宮課堂”中，“冰墩墩”近似勻速直線前進(jìn)，這一過程中“冰墩墩”受到萬有引力。
故選A。
【4題解析】
由于空間站繞地球一圈約90分鐘，則
【5題解析】
由于第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，所以空間站的速度小于第一宇宙速度。
故選C。
同步地球衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，為24小時(shí)。
【6題解析】
根據(jù)開普勒第三定律
所以
故選C。
【7題解析】
根據(jù)狹義相對(duì)論鐘慢效應(yīng)可知，理論上站在地面上的觀察者手里的時(shí)鐘走過的時(shí)間大于10s。
故選A。
二.避雷針
閃電是云與云之間，云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。為避免閃電造成損害，高大的建筑物都裝有避雷針。產(chǎn)生閃電的雷雨云底層帶負(fù)電，建筑物的頂部會(huì)因靜電感應(yīng)而帶正電，由于避雷針是尖的，在其周圍形成強(qiáng)放電電場(chǎng)而導(dǎo)致尖端放電，使云層中積累的電荷通過避雷針導(dǎo)入避雷針大地，減少地面物受雷擊的可能性。靜電力常量，元電荷。
8. 某次避雷過程中，從云層向地面輸送了16C的負(fù)電荷，此過程中有______個(gè)電子到達(dá)地面。
9. 在某次避雷放電前，避雷針周圍電場(chǎng)的等勢(shì)線如圖所示。在圖中畫出一條通過b點(diǎn)的電場(chǎng)線______；
10. a、b兩點(diǎn)中______點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較大，______點(diǎn)電勢(shì)較高（均選填：A.a B.b）。
11. 某次雷雨天氣，帶電云底層與避雷針之間的電勢(shì)差。一個(gè)電子從帶電云底層運(yùn)動(dòng)到避雷針的過程中：電場(chǎng)力對(duì)電子______（選填：A.做正功 B.做負(fù)功）。電子的電勢(shì)能______（選填：A.增加 B.減少）了。
12. 如圖所示，把質(zhì)量為的帶電小球A用絕緣絲線吊起，若將帶電的小球B靠近它且B的電荷量為，兩小球在同一高度且相距時(shí)，小球A平衡，絲線與豎直方向夾角為45°，小球A、B可視為點(diǎn)電荷，求：
（1）小球A帶何種電荷；
（2）A受到的庫侖力；
（3）小球A所帶電荷量的大小。
13. 如圖所示是靜電推進(jìn)裝置的原理圖，發(fā)射極與吸板接在電源兩端，兩極間產(chǎn)生電場(chǎng)，虛線為等差等勢(shì)面（相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差相等），在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸板，a、b是其路徑上的兩點(diǎn)，不計(jì)液滴重力，則（ ）
A. 液滴帶正電，b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大B. 液滴帶正電，a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大
C. 液滴帶負(fù)電，b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大D. 無法判斷
【答案】8. 1×1020
9. 10. B B
11. A .B
12. （1）見解析；（2）見解析；（3）5×10-9C 13. B
【解析】
【8題解析】
根據(jù)題意，到達(dá)地面的電子個(gè)數(shù)為
【9題解析】
由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)，所以通過b點(diǎn)的一條電場(chǎng)線如圖所示
10題解析】
由于b點(diǎn)等勢(shì)線較密，所以b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較大。
故選B。
由于沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以b點(diǎn)電勢(shì)較高
故選B。
【11題解析】
帶電云底層與避雷針之間的電場(chǎng)強(qiáng)度方向由避雷針指向云層，所以電子所受電場(chǎng)力的方向向下，電子從帶電云底層運(yùn)動(dòng)到避雷針的過程中：電場(chǎng)力對(duì)電子做正功。
故選A。
由于電場(chǎng)力對(duì)電子做正功，則電子的電勢(shì)能減小。
故選B。
【12題解析】
（1）由于小球A處于平衡狀態(tài)，所以小球A受豎直向下的重力，水平向左的庫侖力，沿繩方向的拉力，AB相互吸引，所以小球A帶負(fù)電；
（2）根據(jù)平衡條件可得
方向水平向左；
（3）根據(jù)庫侖定律可得
代入數(shù)據(jù)解得
【13題解析】
由圖可知，電場(chǎng)方向向右，液滴向右加速度，則液滴所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，則液滴帶正電，a點(diǎn)等勢(shì)線較密，則電場(chǎng)強(qiáng)度較大。
故選B。
三、生活離不開電
生活離不開電
14. 央視《是真的嗎》節(jié)目中，主持人做了“電池 + 口香糖錫紙 = 取火工具”的實(shí)驗(yàn)：取口香糖錫紙，中間剪掉一些（如圖2），將錫紙條帶錫的一端接在電池的正極，另一端接在電池的負(fù)極，很快發(fā)現(xiàn)錫紙條開始冒煙、著火（如圖1），這里利用了電流的熱效應(yīng)。已知錫紙條上ab、bc、cd段長度相等，則______段的電阻最大，因?yàn)椴牧虾烷L度相同時(shí)，橫截面積越______（“大”或“小”），電阻越大。
15. 在測(cè)量金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，電路如圖所示。若被測(cè)電阻絲的電阻在30 Ω左右，則實(shí)驗(yàn)中選用的滑動(dòng)變阻器最合理的阻值范圍為（ ）
A. 0 ~ 1 ΩB. 0 ~ 50 ΩC. 0 ~ 500 Ω
16. 若有一根長為L直徑為d的金屬絲，測(cè)得阻值為R，則電阻率ρ = ______。
17. 如圖電路，電源電壓是6 V，且保持不變，定值電阻R1 = 1 Ω，R2 = 2 Ω。在滑動(dòng)變阻器R3的滑片P由最上端移動(dòng)到最下端的過程中，以下情況可能出現(xiàn)的是（ ）
A. 電壓表增加2 V，電流表增加2 A
B. 電壓表增加1 V，電流表增加0.5 A
C. 電壓表減少2 V，電流表減少1 A
D. 無法判斷
18. 如甲圖所示是觀察電容器的充、放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，電源輸出電壓恒為8 V，S是單刀雙擲開關(guān)，G為靈敏電流計(jì)，C為平行板電容器。
（1）當(dāng)開關(guān)S接______時(shí)（選填“1”或“2”）平行板電容器放電，流經(jīng)G表的電流方向與充電時(shí)______（選擇“相同”或“相反”），此過程中電容器的電容將______（選填“增大”或“減小”或“不變”）。
（2）如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R，放電時(shí)I ? t曲線與橫軸所圍成的面積將______（填“增大”“不變”或“變小”）；放電時(shí)間將______（填“變長”“不變”或“變短”）。
【答案】14. ab 小 15. B
16. 17. C
18. 2 相反 不變 不變 變短
【解析】
【14題解析】
根據(jù)電阻定律
可知，橫截面積越小，電阻越大，則ab斷電阻較大。
【15題解析】
由于被測(cè)電阻絲的電阻在30 Ω左右，為了保證實(shí)驗(yàn)過程中電表讀數(shù)變化較明顯，則實(shí)驗(yàn)中選用的滑動(dòng)變阻器最合理的阻值范圍為0 ~ 50 Ω。
故選B。
【16題解析】
根據(jù)電阻定律
則電阻率為
【17題解析】
AB．滑動(dòng)變阻器R3的滑片P由最上端移動(dòng)到最下端的過程中，回路中電阻增大，電流減小，則電流表讀數(shù)減小，故AB錯(cuò)誤；
CD．若電流表減少1 A，根據(jù)歐姆定律可得，R2兩端電壓減少2 V，即電壓表示數(shù)減少2 V，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選C。
【18題解析】
（1）當(dāng)電容器上下極板直接相連時(shí)，電容器放電，所以當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)平行板電容器放電，此時(shí)流經(jīng)G表的電流方向向左，與充電時(shí)電流方向相反，此過程中電容器所帶電荷量減少，但電容不變。
（2）如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R，則放電電流變大，但電容器所帶的電荷量不變，根據(jù)
可知，放電時(shí)I ? t曲線與橫軸所圍成的面積將不變，但放電時(shí)間變短。
四、閱讀材料“密立根油滴實(shí)驗(yàn)”
密立根油滴實(shí)驗(yàn)是美國物理學(xué)家密立根于1908-1913年進(jìn)行的一項(xiàng)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)首次測(cè)定了電子電荷。此實(shí)驗(yàn)的方法主要是平衡重力與電場(chǎng)力，使油滴懸浮于兩片金屬電極之間，并根據(jù)已知的電場(chǎng)強(qiáng)度，計(jì)算出整個(gè)油滴的總電荷量。重復(fù)對(duì)許多油滴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后，密立根發(fā)現(xiàn)所有油滴的總電荷值皆為同一數(shù)字的倍數(shù)，因此認(rèn)定此數(shù)值為單一電子的電荷。密立根因此獲得了1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
19. 關(guān)于元電荷，下列說法正確的是（ ）
A. 元電荷是自然界中電荷的最小單元B. 元電荷就是點(diǎn)電荷
C. 元電荷就是質(zhì)子D. 1C的電量叫元電荷
20. 油滴在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力可由斯托克斯公式計(jì)算（其中r為油滴半徑，v為油滴下落的速度，為空氣粘滯系數(shù)）。則空氣粘滯系數(shù)的單位用國際基本單位制表示為（ ）
A. B. C. D.
21. 密立根在做油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，將帶負(fù)電的油滴噴入豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)某個(gè)油滴在電場(chǎng)力和重力的共同作用下，緩慢地沿豎直向下方向做勻速運(yùn)動(dòng)。則對(duì)于該油滴（ ）
A. 它的電勢(shì)能增大B. 它的電場(chǎng)力不做功
C. 它的電場(chǎng)力小于重力D. 無法判斷
22. 一平行板電容器的帶電量，兩極板間的電壓，則它的電容為______F（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）；如果將兩板的帶電量各減少了一半，則兩板電勢(shì)差為______V，平行板電容器的電容將______。填（“變化”或“不變”）
23. 油滴實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別接電源、正負(fù)極。油滴從噴霧器噴出后，由于相互碰撞而使部分油滴帶負(fù)電。油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場(chǎng)中，觀察者通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況。兩金屬板間的電壓為U，距離為d，忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力及油滴間的相互作用。
（1）當(dāng)某個(gè)質(zhì)量為m的油滴恰好做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求該油滴所帶電荷量q。
（2）觀察到某個(gè)質(zhì)量為2m的帶負(fù)電油滴進(jìn)入電場(chǎng)后由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下金屬板，求此油滴電勢(shì)能的變化量?Ep。
【答案】19 A 20. B 21. A
22. 1.5×10-8 1.0 不變
23 （1）；（2）mgd
【解析】
【19題解析】
元電荷是最小的電荷量，即電荷的最小單元，其數(shù)值為1.6×10-19C，質(zhì)子所帶的電荷量等于元電荷。
故選A。
【20題解析】
根據(jù)題意可得
由于f的單位為N，即kg·m/s2，r的單位為m，v的單位為m/s，所以η的單位為
故選B。
【21題解析】
由于油滴在電場(chǎng)力和重力的共同作用下，向下做勻速運(yùn)動(dòng)，則油滴受到向上的電場(chǎng)力，則電場(chǎng)力等于重力，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大。
故選A。
【22題解析】
根據(jù)電容的定義式可得
如果將兩板的帶電量各減少了一半，電容不變，則兩板電勢(shì)差變?yōu)樵瓉淼囊话?，?.0V。
【23題解析】
（1）若油滴做勻速運(yùn)動(dòng)，則
所以
（2）根據(jù)功能關(guān)系可得
五.套圈游戲
套圈游戲深得人們的喜愛。游戲時(shí)，將圓圈向前拋出，套中目標(biāo)即為獲勝。假定沿水平方向?qū)A圈拋出，忽略空氣阻力。
24. 圓圈在空中（ ）
A. 做勻速運(yùn)動(dòng)B. 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C. 做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D. 做變加速曲線運(yùn)動(dòng)
25. 若初速度，則從拋出開始，到的時(shí)間內(nèi)圓圈速度變化的方向（ ）
A. 豎直向下B. 在水平方向上
C. 與水平方向成45°角斜向上
26. 某同學(xué)在試投時(shí)，圓圈落在圖中的虛線位置。正式投擲時(shí)，為了能套住小熊，應(yīng)（ ）
A. 保持初速度不變，增大拋出點(diǎn)的高度h
B. 保持初速度不變，減小拋出點(diǎn)的高度h
C. 保持拋出點(diǎn)的高度h不變，增大初速度
D. 同時(shí)增大拋出點(diǎn)的高度h和初速度
27. 為探究圓圈在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用圖示裝置進(jìn)行研究。下列說法中合理的是（ ）
A. 應(yīng)選用體積較大的木球研究
B. 每次小球釋放的初始位置可以改變
C. 實(shí)驗(yàn)中，檔板的高度必須固定不變
D. 斜槽的摩擦力對(duì)探究小球在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有影響
28. 另一同學(xué)用頻閃照相拍下圓圈運(yùn)動(dòng)的照片如圖所示，已知方格每邊對(duì)應(yīng)的實(shí)際長度。
（1）畫出圓圈經(jīng)過圖中位置C的速度方向______。
（2）相鄰兩個(gè)頻閃的時(shí)間間隔______s，初速度______m/s。
【答案】24. C 25. A 26. B 27. D
28. （1） （2）0.1 2.5
【解析】
【24題解析】
圓圈拋出后只受重力，且速度方向水平，則圓圈做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。
故選C。
【25題解析】
速度變化量的方向與加速度方向相同，而圓圈的加速度為重力加速度。
故選A。
【26題解析】
由于圓圈做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直位移不變，則圓周下落的時(shí)間不變，根據(jù)
可知，為了能套住小熊，若保持初速度不變，應(yīng)減小運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即減小拋出點(diǎn)的高度，若保持拋出點(diǎn)的高度h不變，減小初速度，故AC錯(cuò)誤，B正確；
D．同時(shí)增大拋出點(diǎn)高度和初速度，水平位移x增大，故D錯(cuò)誤。
故選B。
【27題解析】
A．應(yīng)選用體積較小的鐵球或小鋼球研究，可以減小空氣阻力影響，故A錯(cuò)誤；
B．每次小球應(yīng)從斜槽上同一位置靜止釋放，故B錯(cuò)誤；
C．實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)不斷調(diào)整擋板的高度，故C錯(cuò)誤；
D．斜槽的摩擦力對(duì)探究小球在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有影響，故D正確。
故選D。
【28題解析】
圓圈做平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡的切線方向?yàn)樗俜较?，所以圓圈經(jīng)過圖中位置C的速度方向如圖所示
水平方向有
豎直方向有
聯(lián)立解得
，

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