A.B.C.D.
2.(4分)如圖所示,平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源連接,下極板接地,一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離,以下判斷錯(cuò)誤的是( )
A.帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)
B.P點(diǎn)的電勢(shì)將升高
C.平行板電容器的電容將變小
D.電容器所帶電荷量將減少
3.(4分)在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上分別固定有帶電量絕對(duì)值均為Q的點(diǎn)電荷,其帶電性如圖所示.正方形的對(duì)角線交點(diǎn)為O,在兩條對(duì)角線上分別取點(diǎn)A、B、C、D且OA=OB=OC=OD,不計(jì)電子重力,則( )
A.C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同
B.C、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等,A、B兩電勢(shì)相等
C.電子從C點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),電勢(shì)能先增加后減小
D.電子從O點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電勢(shì)能先增加后減小
4.(4分)如圖,在斜面頂端以不同的初速度水平拋出幾個(gè)小球,所有小球均落在斜面上。忽略空氣阻力,下列說法正確的是( )
A.小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與初速度的平方成正比
B.所有小球落到斜面上時(shí)的速度方向均不相同
C.所有小球的豎直位移與水平位移之比均不相等
D.小球從拋出到離斜面最遠(yuǎn)的過程中,豎直位移為總豎直位移的
5.(4分)如圖為含有理想變壓器的電路,圖中電流表均為理想電表,三個(gè)燈泡電阻相同且不變。變壓器原線圈兩端接入有效電壓為18V的正弦交流電,開關(guān)S閉合時(shí),均能發(fā)光。當(dāng)開關(guān)S斷開后,電流表A1示數(shù)改變了0.3A,A2示數(shù)改變了0.6A,則下列說法正確的是( )
A.變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1:2
B.開關(guān)S斷開后,副線圈兩端的輸出電壓變大
C.開關(guān)S斷開后,燈泡L1的功率減小
D.開關(guān)S斷開后,燈泡L2減小的功率大于5.4W
6.(4分)兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球,用兩條輕繩連接,處于平衡狀態(tài),如圖所示.現(xiàn)突然迅速剪斷輕繩OA,讓小球下落,在剪斷輕繩的瞬間,設(shè)小球A、B的加速度分別用a1和a2表示,則( )
A.a(chǎn)1=g,a2=gB.a(chǎn)1=0,a2=2gC.a(chǎn)1=g,a2=0D.a(chǎn)1=2g,a2=0
二.選擇題(共4小題,滿分20分,每小題5分)
7.(5分)如圖所示,長(zhǎng)L的輕桿兩端分別固定著可以視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B,放置在光滑水平桌面上,桿中心O有一豎直方向的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸,小球A、B的質(zhì)量分別為3m、m。當(dāng)輕桿以角速度ω繞軸在水平桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)軸受桿拉力的大?。? )
A.mω2LB.3mω2LC.4mω2LD.5mω2L
(多選)8.(5分)2019年12月16日,我國(guó)的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心又一次完美發(fā)射兩顆北斗衛(wèi)星,標(biāo)志著“北斗三號(hào)”全球系統(tǒng)核心星座部署完成,計(jì)劃在6月發(fā)射最后一顆北斗衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)即將全面建成。若北斗衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)都繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),北斗三號(hào)系統(tǒng)的最后一顆衛(wèi)星,是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星,則( )
A.線速度大的北斗衛(wèi)星,運(yùn)行周期大
B.北斗衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)大于7.9km/s
C.北斗衛(wèi)星的運(yùn)行速度有可能大于7.9km/s
D.北斗三號(hào)系統(tǒng)的最后一顆衛(wèi)星的軌道平面和赤道重合
(多選)9.(5分)如圖所示為圓柱形區(qū)域的橫截面,在沒有磁場(chǎng)的情況下,帶電粒子(不計(jì)重力)以某一初速度由左向右沿截面直徑方向入射,穿過此區(qū)域的時(shí)間為t。在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,帶電粒子仍以同一初速度同一方向沿截面直徑入射,粒子飛出此區(qū)域時(shí),速度方向偏轉(zhuǎn)60°角,根據(jù)上述條件可求下列物理量中的哪幾個(gè)( )
A.帶電粒子的初速度
B.帶電粒子的電性
C.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期
D.帶電粒子的比荷
(多選)10.(5分)人們有時(shí)用“打夯”的方式把松散的地面夯實(shí)。設(shè)某次打夯符合以下模型:兩人同時(shí)通過繩子對(duì)重物各施加一個(gè)恒力,力的大小均為1000N,方向都與豎直方向成37°,重物離開地面25cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深8cm。已知重物的質(zhì)量為50kg,g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。則( )
A.兩人通過繩子對(duì)重物做功為400J
B.重物離地面的最大高度為25cm
C.重物剛落地時(shí)速度大小為4m/s
D.地面對(duì)重物的平均阻力為5500N
三.實(shí)驗(yàn)題(共2小題,滿分16分)
11.(7分)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開始下落,m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖2中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個(gè)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知電源的頻率為50Hz,m1=50g,m2=150g,g=9.8m/s2,則(所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
①在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5= m/s;
②在打點(diǎn)0~5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量△Ek= J,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量△Ep= J。
12.(9分)小光通過實(shí)驗(yàn)研究某金屬絲的電阻:
(1)如圖1所示,用多用電表“×1Ω”擋粗測(cè)其電阻R= Ω;用圖2的螺旋測(cè)微器測(cè)其直徑D= mm。
(2)為了測(cè)繪其伏安特性曲線,除待測(cè)金屬絲Rx外,還備有的實(shí)驗(yàn)器材如下:
A.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約為15kΩ;量程15V,內(nèi)阻約為75kΩ)
B.電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約為1Ω;量程3A,內(nèi)阻約為0.2Ω)
C.滑動(dòng)變阻器R1(0~5Ω,0.6A)
D.滑動(dòng)變阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
E.1.5V的干電池兩節(jié),內(nèi)阻不計(jì)
F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)要求滑動(dòng)變阻器的滑片從A到B的移動(dòng)過程中,電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 (填“R1”或“R2”);請(qǐng)按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖3中完成余下導(dǎo)線的連接。
四.計(jì)算題(共3小題,滿分40分)
13.(12分)如圖所示,輕彈簧上端固定,下端連接質(zhì)量為m的小鋼球。現(xiàn)用手把球向上托起,使球從彈簧原長(zhǎng)處由靜止釋放,小球?qū)⒀刎Q直方向運(yùn)動(dòng)。已知小球經(jīng)過平衡位置的速度大小為v,小球下降的最大距離為h,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),空氣阻力可忽略不計(jì),重力加速度為g。
(1)證明小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng);
(2)求小球在平衡位置時(shí)彈簧中的彈性勢(shì)能Ep;
(3)若小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T,求小球連續(xù)兩次經(jīng)過平衡位置過程中,彈力沖量的大小I。
14.(15分)如圖所示,傾角為θ=30°的傳送帶以速率v=12m/s順時(shí)針勻速運(yùn)行,傳送帶與足夠長(zhǎng)光滑水平面在B處平滑連接,一質(zhì)量為m0=1kg的木塊靜止于B處。現(xiàn)有4個(gè)相同的、質(zhì)量均為m=3kg的小物塊,每隔t0=0.2s依次從傳送帶的頂端A點(diǎn)以初速度v0=2m/s開始沿傳送帶向下運(yùn)動(dòng),它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。已知第1個(gè)小物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)將與木塊相碰,且在它從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,傳送帶剛好轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。不計(jì)小物塊、木塊及傳送帶輪子的大小,所有的碰撞均為彈性正碰且不考慮碰撞的時(shí)間,重力加速度取g=10m/s2。求:
(1)第1個(gè)小物塊剛放上傳送帶A點(diǎn)時(shí)加速度的大?。?br>(2)傳送帶與第1個(gè)小物塊間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q;
(3)最終第1、2個(gè)小物塊間的距離x12與第2、3個(gè)小物塊間的距離x23之比。
15.(13分)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示,且狀態(tài)A的溫度為T0.已知理想氣體的內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=aT,其中a為正的常量。求:
(i)狀態(tài)C時(shí)的溫度TC;
(ii)氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,放出的熱量Q。
2020-2021學(xué)年湖南省長(zhǎng)沙市雨花區(qū)雅禮中學(xué)高三(下)模擬物理試卷(六)
參考答案與試題解析
一.選擇題(共6小題,滿分24分,每小題4分)
1.(4分)用頻率為ν的單色光照射陰極K時(shí),能發(fā)生光電效應(yīng),改變光電管兩端的電壓,測(cè)得電流隨電壓變化的圖象如圖所示。換用頻率為的單色光照射恰能發(fā)生光電效應(yīng)。已知電子的帶電荷量為e,普朗克常量為h,則圖中U0為( )
A.B.C.D.
【分析】根據(jù)遏止電壓,結(jié)合動(dòng)能定理求出光電子的最大初動(dòng)能,根據(jù)光電效應(yīng)方程求出U0。
【解答】解:由圖乙,根據(jù)動(dòng)能定理可知:
﹣eU0=0﹣Ek
解得:Ek=eU0
根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)有:Ek=hυ﹣W0
又W0=hv
解得:U0= 故B正確,ACD錯(cuò)誤
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】知道最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系,掌握光電效應(yīng)方程即可輕松求解。
2.(4分)如圖所示,平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源連接,下極板接地,一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離,以下判斷錯(cuò)誤的是( )
A.帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)
B.P點(diǎn)的電勢(shì)將升高
C.平行板電容器的電容將變小
D.電容器所帶電荷量將減少
【分析】將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離,電容器兩板間電壓不變,根據(jù)E=分析板間場(chǎng)強(qiáng)的變化,判斷電場(chǎng)力變化,確定油滴運(yùn)動(dòng)情況。由U=Ed分析P點(diǎn)與下極板間電勢(shì)差如何變化,即能分析P點(diǎn)電勢(shì)的變化。
【解答】解:A、將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離,板間距離增大,由于電容器兩板間電壓不變,根據(jù)E=得知板間場(chǎng)強(qiáng)減小,油滴所受的電場(chǎng)力減小,則油滴將向下運(yùn)動(dòng),故A正確;
B、因場(chǎng)強(qiáng)E減小,而P點(diǎn)與下極板間的距離不變,則由公式U=Ed分析可知,P點(diǎn)與下極板間電勢(shì)差將減小,下極板的電勢(shì)等于零,而P點(diǎn)的電勢(shì)高于下極板的電勢(shì),則知P點(diǎn)的電勢(shì)將降低,故B錯(cuò)誤;
C、由電容的決定式C=知d增大,那么C減小,故C正確;
D、因U不變,且C減小,則由公式Q=CU知電容器所帶電荷量將減小,故D正確。
本題選擇錯(cuò)誤的,
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題運(yùn)用E=分析板間場(chǎng)強(qiáng)的變化,判斷油滴如何運(yùn)動(dòng),并掌握電容的定義式與決定式的內(nèi)容,及兩者的區(qū)別。
3.(4分)在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上分別固定有帶電量絕對(duì)值均為Q的點(diǎn)電荷,其帶電性如圖所示.正方形的對(duì)角線交點(diǎn)為O,在兩條對(duì)角線上分別取點(diǎn)A、B、C、D且OA=OB=OC=OD,不計(jì)電子重力,則( )
A.C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同
B.C、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等,A、B兩電勢(shì)相等
C.電子從C點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),電勢(shì)能先增加后減小
D.電子從O點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電勢(shì)能先增加后減小
【分析】本題可根據(jù)等量同種電荷和等量異種電荷電場(chǎng)的分布情況,運(yùn)用電場(chǎng)的疊加原理進(jìn)行分析.分析要抓住電場(chǎng)線和等勢(shì)線分布的對(duì)稱性.由電場(chǎng)力做功情況分析電勢(shì)能的變化情況.
【解答】解:
A、根據(jù)等量同種電荷和等量異種電荷電場(chǎng)的分布情況可知:豎直方向上+Q和﹣Q的電場(chǎng)中,C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度也相同;在水平方向兩個(gè)+Q的電場(chǎng)中,C、D的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,所以根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理可知C、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同,A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度也不同,故A錯(cuò)誤。
B、在豎直方向+Q和﹣Q的電場(chǎng)中,C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)不等;在水平方向兩個(gè)+Q的電場(chǎng)中,C、D的電勢(shì)相等,A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,根據(jù)疊加原理可知C、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等,A、B兩點(diǎn)電勢(shì)不相等,故B錯(cuò)誤。
C、在垂直方向+Q、﹣Q的電場(chǎng)中,CD連線是一條等勢(shì)線,其上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,在水平方向兩個(gè)+Q的電場(chǎng)中,C點(diǎn)的電勢(shì)與D點(diǎn)的電勢(shì)相等,高于O點(diǎn)的電勢(shì),則根據(jù)電場(chǎng)的疊加可知C點(diǎn)的電勢(shì)與D點(diǎn)的電勢(shì)相等,高于O點(diǎn)的電勢(shì),所以電子從C點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增加后減小,故C正確。
D、電子從O點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在豎直方向+Q和﹣Q的電場(chǎng)中,電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功,在在水平方向兩個(gè)+Q的電場(chǎng)中,電場(chǎng)力對(duì)電子也做負(fù)功,所以電子從O點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力一直做負(fù)功,電勢(shì)能一直增加,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是要明確兩個(gè)等量同種電荷和異種電荷電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布情況,知道沿著場(chǎng)強(qiáng)方向,電勢(shì)越來越低,靈活運(yùn)用電場(chǎng)的疊加原理進(jìn)行分析.
4.(4分)如圖,在斜面頂端以不同的初速度水平拋出幾個(gè)小球,所有小球均落在斜面上。忽略空氣阻力,下列說法正確的是( )
A.小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與初速度的平方成正比
B.所有小球落到斜面上時(shí)的速度方向均不相同
C.所有小球的豎直位移與水平位移之比均不相等
D.小球從拋出到離斜面最遠(yuǎn)的過程中,豎直位移為總豎直位移的
【分析】小球做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)題意找出位移夾角,求出小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系式,結(jié)合水平位移和豎直位移求出初速度關(guān)系式,當(dāng)速度方向與斜面平行是小球距離斜面最遠(yuǎn),根據(jù)速度夾角的正切值與位移夾角的正切值的2倍的關(guān)系,根據(jù)該規(guī)律分析落地斜面上的速度夾角。
【解答】解:A、設(shè)斜面底角為α,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律和幾何關(guān)系可知:tanα===,解得:t=,所以小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與初速度成正比,故A錯(cuò)誤;
BC、在斜面頂端以不同的初速度水平拋出幾個(gè)小球,所有小球均落在斜面上,斜面的底角不變,根據(jù)幾何關(guān)系可知位移夾角不變,即所有小球的豎直位移與水平位移之比都相等,根據(jù)速度夾角的正切值是位移夾角正切值的2倍,可知速度夾角不變,即所有小球落到斜面上時(shí)的速度方向均相同,故BC錯(cuò)誤;
D、小球在運(yùn)動(dòng)過程中距斜面最遠(yuǎn)是瞬時(shí)速度與斜面平行,則速度偏向角為α,根據(jù):tanα==,得到:t1=,而落到斜面上時(shí),t=,則有:t1=,而豎直位移:h=gt2,可得到:y1=y(tǒng),故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查的是平拋運(yùn)動(dòng),知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,以及它的推導(dǎo)公式速度夾角的正切值與位移夾角的正切值的2倍。
5.(4分)如圖為含有理想變壓器的電路,圖中電流表均為理想電表,三個(gè)燈泡電阻相同且不變。變壓器原線圈兩端接入有效電壓為18V的正弦交流電,開關(guān)S閉合時(shí),均能發(fā)光。當(dāng)開關(guān)S斷開后,電流表A1示數(shù)改變了0.3A,A2示數(shù)改變了0.6A,則下列說法正確的是( )
A.變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1:2
B.開關(guān)S斷開后,副線圈兩端的輸出電壓變大
C.開關(guān)S斷開后,燈泡L1的功率減小
D.開關(guān)S斷開后,燈泡L2減小的功率大于5.4W
【分析】根據(jù)變壓器變流比確定匝數(shù)比;輸入電壓不變,匝數(shù)不變,根據(jù)變壓器變壓規(guī)律知輸出電壓不變;開關(guān)S斷開后,副線圈電阻變大,所以根據(jù)P=可知,燈泡L1的功率變大;在原線圈,輸入功率減少,因?yàn)樽儔浩鞯妮斎牍β实扔谳敵龉β?,故輸出功率減小,根據(jù)功率關(guān)系確定減小的功率與5.4W之間的關(guān)系。
【解答】解:A、根據(jù)變壓器變流比得:=即===,原副線圈的匝數(shù)比為2:1,故A錯(cuò)誤。
B、輸入電壓不變,匝數(shù)不變,根據(jù)變壓器變壓規(guī)律知輸出電壓不變,故B錯(cuò)誤。
C、開關(guān)S斷開后,副線圈電阻變大,輸入電壓不變,匝數(shù)不變,根據(jù)變壓器變壓規(guī)律知輸出電壓不變,所以輸出端的電流減小,則燈泡L2的電壓變小,所以燈泡L1的電壓變大,根據(jù)P=可知燈泡L1的功率變大,故C錯(cuò)誤。
D、在原線圈,輸入功率減少,△P=U1ΔI1=18×0.3w=5.4w,在副線圈,電鍵由閉合到斷開,通過燈泡L2的電流減少,故其功率減少,燈泡L1的電壓增大,故其功率增大,因?yàn)樽儔浩鞯妮斎牍β实扔谳敵龉β剩瘦敵龉β蕼p小了5.4w,所以燈泡L,減小的功率大于5.4w。故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】掌握變壓器的變壓、變流特點(diǎn),另外注意理想變壓器的輸入功率和輸出功率之間的關(guān)系。
6.(4分)兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球,用兩條輕繩連接,處于平衡狀態(tài),如圖所示.現(xiàn)突然迅速剪斷輕繩OA,讓小球下落,在剪斷輕繩的瞬間,設(shè)小球A、B的加速度分別用a1和a2表示,則( )
A.a(chǎn)1=g,a2=gB.a(chǎn)1=0,a2=2gC.a(chǎn)1=g,a2=0D.a(chǎn)1=2g,a2=0
【分析】在除去拉力的瞬間,AB一起下落,采用整體法和隔離法研究AB所受的合力,根據(jù)牛頓第二定律.
【解答】解:在剪斷繩的瞬間,AB球由于用繩連接,A和B與將與繩一起下落,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體研究得到,整體的加速度等于重力加速度g,則A、B受的加速度等于g,即a1=g,a2=g.故A正確,BCD錯(cuò)誤;
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題是瞬時(shí)問題,要抓住剛性物體的彈力可突變,而彈簧的彈力不能突變
二.選擇題(共4小題,滿分20分,每小題5分)
7.(5分)如圖所示,長(zhǎng)L的輕桿兩端分別固定著可以視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B,放置在光滑水平桌面上,桿中心O有一豎直方向的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸,小球A、B的質(zhì)量分別為3m、m。當(dāng)輕桿以角速度ω繞軸在水平桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)軸受桿拉力的大?。? )
A.mω2LB.3mω2LC.4mω2LD.5mω2L
【分析】首先對(duì)AB進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)拉力提供向心力和向心力公式,求得轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)桿對(duì)小球AB拉力的大小,最后根據(jù)二力的合成,求解當(dāng)輕桿以角速度ω繞軸在水平桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)軸受桿拉力的大小。
【解答】解:以A為研究對(duì)象,根據(jù)向心力公式有:TA=3m?ω2?=
以B為研究對(duì)象,根據(jù)向心力公式有:TB=m?ω2?=mω2L
當(dāng)輕桿以角速度ω繞軸在水平桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)軸受桿拉力的大?。篎=TA﹣TB=﹣mω2L=mω2L,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查向心力問題,解題時(shí)應(yīng)注意轉(zhuǎn)軸承受的拉力大小是桿對(duì)小球拉力大小之差。
(多選)8.(5分)2019年12月16日,我國(guó)的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心又一次完美發(fā)射兩顆北斗衛(wèi)星,標(biāo)志著“北斗三號(hào)”全球系統(tǒng)核心星座部署完成,計(jì)劃在6月發(fā)射最后一顆北斗衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)即將全面建成。若北斗衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)都繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),北斗三號(hào)系統(tǒng)的最后一顆衛(wèi)星,是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星,則( )
A.線速度大的北斗衛(wèi)星,運(yùn)行周期大
B.北斗衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)大于7.9km/s
C.北斗衛(wèi)星的運(yùn)行速度有可能大于7.9km/s
D.北斗三號(hào)系統(tǒng)的最后一顆衛(wèi)星的軌道平面和赤道重合
【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力,得到線速度、周期和軌道半徑的關(guān)系;
7.9km/s是衛(wèi)星最小的發(fā)射速度;
7.9km/s是近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度;
地球靜止軌道衛(wèi)星,其軌道面與地球的赤道面重合;
【解答】解:衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),萬有引力提供向心力,,可得線速度:,周期:,
A、線速度大的衛(wèi)星,軌道半徑小,周期小,故A錯(cuò)誤;
B、7.9km/s是衛(wèi)星最小的發(fā)射速度,北斗衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于7.9km/s,故B正確;
C、7.9km/s是近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度,軌道半徑為地球半徑R,北斗衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑,則運(yùn)行速度小于7.9km/s,故C錯(cuò)誤;
D、該衛(wèi)星為地球靜止軌道衛(wèi)星,其軌道面與地球的赤道面重合,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】此題考查了人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí),明確萬有引力提供向心力,列出相關(guān)物理量的關(guān)系式,理解地球同步衛(wèi)星的軌道面與赤道面重合是解題的關(guān)鍵。
(多選)9.(5分)如圖所示為圓柱形區(qū)域的橫截面,在沒有磁場(chǎng)的情況下,帶電粒子(不計(jì)重力)以某一初速度由左向右沿截面直徑方向入射,穿過此區(qū)域的時(shí)間為t。在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,帶電粒子仍以同一初速度同一方向沿截面直徑入射,粒子飛出此區(qū)域時(shí),速度方向偏轉(zhuǎn)60°角,根據(jù)上述條件可求下列物理量中的哪幾個(gè)( )
A.帶電粒子的初速度
B.帶電粒子的電性
C.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期
D.帶電粒子的比荷
【分析】在沒有磁場(chǎng)時(shí),不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度沿截面直徑方向入射,穿過此區(qū)域時(shí)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng);在有磁場(chǎng)時(shí),帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射,粒子飛出此區(qū)域時(shí),粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在勻速直線運(yùn)動(dòng)中雖不知半徑,初速度不能計(jì)算,但可由位移與時(shí)間列出與入射速度的關(guān)系,再由勻速圓周運(yùn)動(dòng)中半徑公式可算出粒子的比荷、周期。
【解答】解:A、無磁場(chǎng)時(shí),帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)圓柱形區(qū)域磁場(chǎng)的半徑為R0,則2R0=vt,則粒子的初速度v=,由于圓柱形區(qū)域橫截面的半徑不知道,所以無法求解帶電粒子的初速度,故A錯(cuò)誤;
B、由于粒子向下偏轉(zhuǎn),根據(jù)左手定則可知該粒子正電,故B正確;
CD、設(shè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R,由洛倫茲力提供向心力可得:qvB=m
解得:R==
由幾何關(guān)系得,圓磁場(chǎng)半徑R0與圓軌道半徑R的關(guān)系:R==R0
所以粒子的比荷為:=;
粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期:T==πt,故CD正確。
故選:BCD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),洛倫茲力只改變速度的方向不改變速度的大小,洛倫茲力對(duì)粒子也不做功。同時(shí)當(dāng)粒子沿半徑方向入射,則也一定沿著半徑方向出射。
(多選)10.(5分)人們有時(shí)用“打夯”的方式把松散的地面夯實(shí)。設(shè)某次打夯符合以下模型:兩人同時(shí)通過繩子對(duì)重物各施加一個(gè)恒力,力的大小均為1000N,方向都與豎直方向成37°,重物離開地面25cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深8cm。已知重物的質(zhì)量為50kg,g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。則( )
A.兩人通過繩子對(duì)重物做功為400J
B.重物離地面的最大高度為25cm
C.重物剛落地時(shí)速度大小為4m/s
D.地面對(duì)重物的平均阻力為5500N
【分析】根據(jù)恒力做功的定義式求解繩子對(duì)重物所做的功;重物從離開地面到到達(dá)最高點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理求解上升的最大高度;根據(jù)機(jī)械能守恒的條件分析解答;重物從離開地面到把地面砸深停在坑中,整體過程,根據(jù)動(dòng)能定理求解地面對(duì)重物的沖擊力大小。
【解答】解:A.兩人對(duì)重物的合力為
F合=2Fcs37°=2×1000×0.8N=1600N
兩人通過繩子對(duì)重物做功為
W=F合h1=1600×0.25J=400J
故A正確;
B.重物離開地面25cm后人停止施力,重物具有慣性,繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),重物離地面的最大高度大于25cm,故B錯(cuò)誤;
C.從抬起到落地的過程,只有繩子的合力對(duì)物體做功,由動(dòng)能定理可得
F合h=
解得
v=4m/s
故C正確;
D.對(duì)重物先上升后下降的全過程,由動(dòng)能定理有
F合h1+mgh2﹣fh2=0﹣0
解得
f=5500N
故D正確。
故選:ACD。
【點(diǎn)評(píng)】解決該題需要掌握恒力做功的表達(dá)式,掌握在多過程運(yùn)動(dòng)中根據(jù)動(dòng)能定理列式求解物理量,掌握重力做功的特點(diǎn)。
三.實(shí)驗(yàn)題(共2小題,滿分16分)
11.(7分)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開始下落,m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖2中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個(gè)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知電源的頻率為50Hz,m1=50g,m2=150g,g=9.8m/s2,則(所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
①在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5= 2.40 m/s;
②在打點(diǎn)0~5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量△Ek= 0.576 J,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量△Ep= 0.600 J。
【分析】①根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過程中的平均速度,可以求出打下記數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度大??;
②根據(jù)物體的初末動(dòng)能大小可以求出動(dòng)能的增加量,根據(jù)物體重力做功和重力勢(shì)能之間的關(guān)系可以求出系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量。
【解答】解:①系統(tǒng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng),中間時(shí)刻的速度等于平均速度,所以計(jì)數(shù)點(diǎn)5的瞬時(shí)速度為:
;
②m1和m2一起運(yùn)動(dòng),速度大小相同,所以系統(tǒng)增加的動(dòng)能為:
系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能包括m1增加的重力勢(shì)能和m2減少的重力勢(shì)能,
即為:△Ep=m2gh﹣m1gh=(m2﹣m1)g(0.384+0.216)=0.600J。
故答案為:①2.40;②0.576,0.600
【點(diǎn)評(píng)】本題全面的考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題,要熟練掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及功能關(guān)系,增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力。
12.(9分)小光通過實(shí)驗(yàn)研究某金屬絲的電阻:
(1)如圖1所示,用多用電表“×1Ω”擋粗測(cè)其電阻R= 7 Ω;用圖2的螺旋測(cè)微器測(cè)其直徑D= 2.398 mm。
(2)為了測(cè)繪其伏安特性曲線,除待測(cè)金屬絲Rx外,還備有的實(shí)驗(yàn)器材如下:
A.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約為15kΩ;量程15V,內(nèi)阻約為75kΩ)
B.電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約為1Ω;量程3A,內(nèi)阻約為0.2Ω)
C.滑動(dòng)變阻器R1(0~5Ω,0.6A)
D.滑動(dòng)變阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
E.1.5V的干電池兩節(jié),內(nèi)阻不計(jì)
F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)要求滑動(dòng)變阻器的滑片從A到B的移動(dòng)過程中,電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 R1 (填“R1”或“R2”);請(qǐng)按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖3中完成余下導(dǎo)線的連接。
【分析】(1)歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù);螺旋測(cè)微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器的示數(shù)。
(2)根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器的接法,為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器;根據(jù)待測(cè)電阻阻值與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法,然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理連接實(shí)物電路圖。
【解答】解:(1)用多用電表“×1Ω”擋粗測(cè)其金屬絲的電阻,由圖1所示表盤可知,其阻值R=7×1Ω=7Ω;
由圖2所示螺旋測(cè)微器可知,金屬絲直徑D=2mm+39.8×0.01mm=2.398mm。
(2)實(shí)驗(yàn)要求,電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R1。
由于電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)金屬絲阻值,電流表應(yīng)采用外接法,滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,實(shí)物電路圖如圖所示;
故答案為:(1)7;2.398;(2)R1;實(shí)物電路圖如圖所示。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了歐姆表與螺旋測(cè)微器讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇與連接實(shí)物電路圖等問題;要掌握常用器材的使用方法與讀數(shù)方法;要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則。
四.計(jì)算題(共3小題,滿分40分)
13.(12分)如圖所示,輕彈簧上端固定,下端連接質(zhì)量為m的小鋼球?,F(xiàn)用手把球向上托起,使球從彈簧原長(zhǎng)處由靜止釋放,小球?qū)⒀刎Q直方向運(yùn)動(dòng)。已知小球經(jīng)過平衡位置的速度大小為v,小球下降的最大距離為h,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),空氣阻力可忽略不計(jì),重力加速度為g。
(1)證明小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng);
(2)求小球在平衡位置時(shí)彈簧中的彈性勢(shì)能Ep;
(3)若小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T,求小球連續(xù)兩次經(jīng)過平衡位置過程中,彈力沖量的大小I。
【分析】(1)根據(jù)受力分析解得合力的表達(dá)式,符合F回=﹣kΔx即為簡(jiǎn)諧振動(dòng);
(2)根據(jù)能量守恒定律解得彈簧彈性勢(shì)能;
(3)根據(jù)不同情況根據(jù)動(dòng)量定理解得彈力的沖量。
【解答】解:(1)設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,小球在平衡位置時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x1,此時(shí)受力平衡,有:mg=kx1
取向下為正方向,設(shè)彈簧的形變量為x1+Δx,此時(shí)球受到的回復(fù)力:F回=mg﹣k(x1+Δx)=﹣kΔx
即小球受到的回復(fù)力與距離平衡位置的位移成正比,方向與位移方向相反,所以該運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。
(2)因?yàn)樾∏蜃龊?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),所以小球的振幅為,研究小球從釋放到平衡位置的運(yùn)動(dòng)過程,由能量守恒定律得:
解得:
(3)取向上為正方向,研究小球連續(xù)兩次經(jīng)過平衡位置的過程:
①當(dāng)物體以向下的速度先經(jīng)過平衡位置時(shí),根據(jù)動(dòng)量定理有:
解得
②當(dāng)物體以向上的速度先經(jīng)過平衡位置時(shí),根據(jù)動(dòng)量定理有:
解得
沖量大小為:
答:(1)證明過程見解析;
(2)小球在平衡位置時(shí)彈簧中的彈性勢(shì)能為;
(3)若小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T,求小球連續(xù)兩次經(jīng)過平衡位置過程中,彈力沖量的大小為或。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查能量守恒定律,解題關(guān)鍵掌握簡(jiǎn)諧振動(dòng)的證明方法,注意動(dòng)量定理的方向性。
14.(15分)如圖所示,傾角為θ=30°的傳送帶以速率v=12m/s順時(shí)針勻速運(yùn)行,傳送帶與足夠長(zhǎng)光滑水平面在B處平滑連接,一質(zhì)量為m0=1kg的木塊靜止于B處。現(xiàn)有4個(gè)相同的、質(zhì)量均為m=3kg的小物塊,每隔t0=0.2s依次從傳送帶的頂端A點(diǎn)以初速度v0=2m/s開始沿傳送帶向下運(yùn)動(dòng),它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。已知第1個(gè)小物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)將與木塊相碰,且在它從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,傳送帶剛好轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。不計(jì)小物塊、木塊及傳送帶輪子的大小,所有的碰撞均為彈性正碰且不考慮碰撞的時(shí)間,重力加速度取g=10m/s2。求:
(1)第1個(gè)小物塊剛放上傳送帶A點(diǎn)時(shí)加速度的大??;
(2)傳送帶與第1個(gè)小物塊間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q;
(3)最終第1、2個(gè)小物塊間的距離x12與第2、3個(gè)小物塊間的距離x23之比。
【分析】(1)對(duì)物塊進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律求解加速度;
(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算相對(duì)位移,結(jié)合摩擦力做功公式求解熱解Q;
(3)分析運(yùn)動(dòng)過程,結(jié)合動(dòng)量守恒、功能關(guān)系及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。
【解答】解:(1)小物塊剛放上傳送帶上,摩擦力沿傳送帶向下
mgsinθ+μmgcsθ=ma
解得a=8m/s2
(2)設(shè)傳送帶AB間距離為s,小物塊從A到B用時(shí)t.
對(duì)小物塊:
對(duì)傳送帶2s=vt
解得v1=10m/s,t=1s,s=6m
第1個(gè)小物塊與傳送帶間的相對(duì)位移Δx=s=6m
摩擦產(chǎn)熱Q=μmgcsθ?Δx
解得Q=54J
(3)由分析可知:每個(gè)小物塊間隔0.2s到達(dá)B點(diǎn),速度均為10m/s
第一個(gè)小物塊與木塊在B點(diǎn)碰撞,向右為正方向,由動(dòng)量守恒及功能關(guān)系得:
mv1=mv1′+m0v′0
解得:v1′=5m/s,v′0=15m/s
經(jīng)過0.2s后,第2個(gè)小物塊到B點(diǎn),此時(shí)第1個(gè)小物塊距離B點(diǎn)x1=1m.
再經(jīng)過t1=0.2s第2個(gè)小物塊與第1個(gè)小物塊相碰,相碰點(diǎn)距離B點(diǎn)x2=2m.
因?yàn)橘|(zhì)量相等,速度交換,碰后v1″=10m/s,v2'=5m/s.
此時(shí)第3個(gè)小物塊剛到B點(diǎn),再經(jīng)過t2=0.4s與第2個(gè)小物塊相碰,相碰點(diǎn)距離B點(diǎn)x3=4m
因?yàn)橘|(zhì)量相等,兩者速度交換,碰后v2″=10m/s,v3'=5m/s.
此后第1個(gè)和第2個(gè)小物塊均向右勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為10m/s
它們間距離x12=(v1″﹣v2′)t2
解得:x12=2m
同理分析:第4個(gè)與第3個(gè)小物塊碰后,第3個(gè)與第2個(gè)小物塊間距離穩(wěn)定x23=2m
最終x12:x23=1:1
答:(1)第1個(gè)小物塊剛放上傳送帶A點(diǎn)時(shí)加速度的大小為8m/s2;
(2)傳送帶與第1個(gè)小物塊間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q為54J;
(3)最終第1、2個(gè)小物塊間的距離x12與第2、3個(gè)小物塊間的距離x23之比為1:1。
【點(diǎn)評(píng)】本題是一道力學(xué)綜合題,涵蓋牛頓第二定律、動(dòng)量守恒及功能關(guān)系,并結(jié)合了傳送帶模型,學(xué)生需要理清運(yùn)動(dòng)過程,綜合分析。
15.(13分)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示,且狀態(tài)A的溫度為T0.已知理想氣體的內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=aT,其中a為正的常量。求:
(i)狀態(tài)C時(shí)的溫度TC;
(ii)氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,放出的熱量Q。
【分析】(i)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程求解;
(ii)氣體有A到B,根據(jù)查理定律求解B的溫度,根據(jù)功的計(jì)算公式求解氣體由B到C外界對(duì)氣體做的功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解氣體由B到C放出的熱量。
【解答】解:(i)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得:

解得:TC=0.3T0;
(ii)氣體由A到B,根據(jù)查理定律可得:=
解得:TB=0.6T0
氣體由B到C外界對(duì)氣體做的功為:W=0.6p0(V0﹣0.5V0)=0.3p0V0,
內(nèi)能變化為:ΔU=a(TC﹣TB)=﹣0.3aT0,
根據(jù)熱力學(xué)第一定律有:W+Q=ΔU
解得:Q=﹣0.3aT0﹣0.3p0V0,
氣體由B到C放出的熱量為0.3aT0+0.3p0V0。
答:(i)狀態(tài)C時(shí)的溫度為0.3T0;
(ii)氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,放出的熱量為0.3aT0+0.3p0V0。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了理想氣體的狀態(tài)方程;解答此類問題的方法是:找出不同狀態(tài)下的三個(gè)狀態(tài)參量,分析理想氣體發(fā)生的是何種變化,利用理想氣體的狀態(tài)方程列方程求解。
聲明:試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布日期:2023/4/25 9:36:25;用戶:高中物理;郵箱:hnyx6@qq.cm;學(xué)號(hào):46986467

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