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浙江教育绿色评价联盟2023年普通高中毕业班单科质量检查物理试题
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这是一份浙江教育绿色评价联盟2023年普通高中毕业班单科质量检查物理试题,共17页。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示为静止的原子核在匀强磁场中发生衰变后做匀速圆周运动的轨迹,衰变后两带电粒子a、b的半径之比为45∶1,两带电粒子a、b的动能之比为117:2,下列说法正确的是( )
A.此衰变为β衰变B.大圆为β粒子的运动轨迹
C.小圆为α粒子的运动轨迹D.两带电粒子a、b的周期之比为10∶13
2、港珠澳大桥(Hng Kng-Zhuhai-Maca Bridge)是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。2018年2月6日,港珠澳大桥主体完成验收,于同年9月28日起进行粤港澳三地联合试运。 大桥设计使用寿命120年,可抵御8级地震、16级台风、30万吨撞击以及珠江口300年一遇的洪潮。假设一艘质量为m的轮船由于失控,以速度v撞向大桥(大桥无损),最后没有反弹而停下来,事故勘察测量轮船发现迎面相撞处凹下去d的深度,那么可以估算出船对桥的平均撞击力F,关于F的表达式正确的是( )
A.
B.
C.
D.mv
3、如图所示,P球质量为2m,物体Q的质量为m,现用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点,物体Q位于墙壁和球P之间,已知P、Q均处于静止状态,轻绳与墙壁间的夹角为30°, 重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.P对Q有方向竖直向下的摩擦力,大小为mg
B.若增大P球的质量,则P对Q的摩擦力一定变大
C.若增大Q球的质量,则P对Q的摩擦力一定变大
D.轻绳拉力大小为
4、有一种灌浆机可以将某种涂料以速度v持续喷在墙壁上,假设涂料打在墙壁上后便完全附着在墙壁上,涂料的密度为ρ,若涂料产生的压强为p,不计涂料重力的作用,则墙壁上涂料厚度增加的速度u为( )
A.B.C.D.
5、利用如图甲所示的实验装置研究光电效应,测得某种金属的遏止电压U。与入射光频率v之间的关系图线如图乙所示,则( )
A.图线在横轴上的截距的物理意义是该金属的截止频率
B.由图线可知普朗克常量
C.入射光频率增大,逸出功也增大
D.要测得金属的遏止电压,电源的右端应为负极
6、如图所示,做实验“探究感应电流方向的规律”。竖直放置的条形磁体从线圈的上方附近竖直下落进入竖直放置的线圈中,并穿出线圈。传感器上能直接显示感应电流随时间变化的规律。取线圈中电流方向由到为正方向,则传感器所显示的规律与图中最接近的是( )
A.B.
C.D.
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7、如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直纸面向里.现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,如图乙是金属线框由开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界的v﹣t图象,图中数据均为己知量,重力加速度为g,不计空气阻力,则在线框穿过磁场的过程中,下列说法正确的是( )
A.t1到t2过程中,线框中感应电流沿顺时针方向
B.线框的边长为v1(t2﹣t1)
C.线框中安培力的最大功率为
D.线框中安培力的最大功率为
8、如图所示,绝缘底座上固定一电荷量为+q的小球A,在其上方l处固定着一个光滑的定滑轮O,绝缘轻质弹性绳一端系在O点正上方处的D点,另一端与质量为m的带电小球B连接。小球B平衡时OB长为l,且与竖直方向夹角为60°。由于小球B缓慢漏电,一段时间后,当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时,小球B恰好在AB连线的中点C位置平衡。已知弹性绳的伸长始终处于弹性限度内,静电力常量为k,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球B带负电
B.弹性绳原长为
C.小球B在C位置时所带电荷量为
D.小球B在初始平衡位置时所带电荷量为
9、两波源分别位于x=0和x=20cm处,从t=0时刻起两波源开始振动,形成沿x轴相向传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ,如图所示,为t=0.04s时刻两列波的图像.已知两波的振幅分别为,,质点P的平衡位置在x=1cm处,质点Q的平衡位置在x=18cm处.下列说法中正确的是___________.
A.两列波的波源起振方向相同
B.Ⅰ和Ⅱ两列波的波长之比为1:2
C.t=0.05s时,质点P向下振动,质点Q的坐标为(18cm,-3cm)
D.Ⅰ和Ⅱ两列波将在t=0.1s时相遇,之后叠加形成稳定的干涉图样
E.t=0.12s时,x=10cm处的质点位移为零但振动加强
10、如图,a、b、c、d是均匀介质中水平轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为4m、6m和8m。一列简谐横波沿x轴正向传播,在t=0时刻传到质点a处,使质点a由平衡位置开始竖直向下运动。波继续向前传播,t=5s时质点b已经通过了8cm路程并第一次回到了平衡位置,此时质点c刚好开始振动。则下列说法正确的是________
A.该波的波速为1.6cm/s
B.质点c开始振动后,其振动周期为6s
C.当t>5s后,质点b向下运动时,质点c一定向上运动
D.在7sE.在t=10s时刻质点d的加速度方向向上
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11.(6分)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用测量仪器均已校准。已知待测金属丝的电阻值Rx约为5Ω。在测电阻时,可供选择的器材有:
电源E:电动势3V,内阻约1Ω
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω;
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.025Ω;
电压表V1:量程0~3V,内阻约3kΩ;
电压表V2:量程0~15V,内阻约15kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,允许最大电流2A;
滑动变阻器R2:最大阻值1000Ω,最大电流0.6A开关一个,导线若干。
(1)在上述器材中,应该选用的电流表是_______,应该选用的电压表是_______。若想尽量多测几组数据,应该选用的滑动变阻器是_______(填写仪器的字母代号)。
(2)用所选的器材,在答题纸对应的方框中画出电路图_____________________。
(3)关于本实验的误差,下列说法正确的是____________。
A.对金属丝的直径多次测量求平均值,可消除误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.利用电流I随电压U的变化图线求Rx可减小偶然误差
12.(12分)1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地"的实验,开始了自由落体的研究。某同学用如图I所示的实验装置研究自由落体,装置中电火花式打点计时器应该接在电压为______V、频率为f=50 Hz的交流电源上。实验中先闭合开关,再释放纸带。打出多条纸带。选择一条点迹清晰完整的纸带进行研究,那么选择的纸带打下前两个点之间的距离略小于__________mm(结果保留1位有效数字)。选择的纸带如图2所示,图中给出了连续三点间的距离,由此可算出打下C点时的速度为______m/s2,当地的重力加速度为____m/s2.(最后两空结果均保留3位有效数字)
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13.(10分)如图所示,内壁光滑长度为4L、横截面积为S的汽缸A、B,A水平、B竖直固定,之间由一段容积可忽略的细管相连,整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中,活塞C、D的质量及厚度均忽略不计.原长3L、劲度系数的轻弹簧,一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点.开始活塞D距汽缸B的底部为3L.后在D上放一质量为的物体.求:
①稳定后活塞D下降的距离;
②改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置,则气体的温度应变为多少?
14.(16分)如图,在xOy平而内,x=0与x=3L两直线之间存在两匀强磁场,磁感应强度大小相同,方向均垂直于xOy平面,x轴为两磁场的分界线;在第I象限内存在沿y轴负方向、场强大小为E的匀强电场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从x轴上的A点以某一初速度射入电场,一段时间后,该粒子运动到y轴上的P(0,)点,以速度v0垂直于y轴方向进入磁场。不计粒子的重力。
(1)求A点的坐标;
(2)若粒子能从磁场右边界离开,求磁感应强度的取值范围;
(3)若粒子能从O'(3L,0)点离开,求磁感应强度的可能取值。
15.(12分)如图所示,平行金属板M、N竖直放置,两板足够长且板间有水平向左的匀强电场,P点离N板的距离为d,离M板的距离为d。一个质量为m、带正电荷量为q的小球从P点以初速度水平向右抛出,结果小球恰好不能打在N板上。已知重力加速度为g,小球的大小不计,求
(1)两板间的电场强度的大
(2)小球打到M板时动能的大小。
参考答案
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
ABC.根据动量守恒定律可知两带电粒子动量相等。由两圆外切可知,此为衰变,由得大圆为粒子轨迹,ABC项错误;
D.由得
根据动量守恒定律以及动量与动能的关系有
得
根据周期公式可知
D项正确。
故选D。
2、A
【解析】
根据动能定理进行解答。
【详解】
根据动能定理可得,解得,故选A.
3、C
【解析】
A.Q受到重力、墙壁的弹力、P的压力和向上静摩擦力,即P对Q的摩擦力的方向向上,大小为mg.故A错误.
B.由A的分析可知,增大P的质量,P对Q的摩擦力不变,故B错误.
C.由B的分析可知,增大Q的质量,Q受到的静摩擦力增大,故C正确.
D.P、Q整体受到重力、支持力和绳子的拉力,共3个力作用,设绳子的拉力为F,在竖直方向:
Fcs30°=3mg
所以绳子的拉力:
F=2mg.
故D错误.
4、B
【解析】
涂料持续飞向墙壁并不断附着在墙壁上的过程,速度从v变为0,其动量的变化源于墙壁对它的冲量,以极短时间Δt内喷到墙壁上面积为ΔS、质量为Δm的涂料(微元)为研究对象,设墙壁对它的作用力为F,涂料增加的厚度为h。由动量定理得
F·Δt=Δm·v
又有
Δm=ρ·ΔSh
所以
涂料厚度增加的速度为
u=
联立解得
u=
故选B。
5、A
【解析】
A.由图乙可知,当人射光的频率小于时,无需加遏止电压就没有光电流,说明为该金属的截止频率,故A正确;
B.根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理得
则
得
故B错误;
C.金属的逸出功与入射光的频率无关,由金属本身决定,故C错误;
D.要测得金属的遏止电压,电源的左端应为负极,故D错误。
故选A。
6、B
【解析】
磁体进入线圈端的过程,其磁场穿过线圈向上且增加,由楞次定律知感应电流的磁场向下,则线圈中的电流方向从到,为负值。磁体在线圈中间运动时,其磁场穿过线圈的磁通量不变,无感应电流,磁体离开线圈端的过程,磁场穿过线圈向上且减小,由楞次定律知感应电流的磁场向上,则电流方向从到,为正值,且此过程磁体运动速度大于进入过程,磁通量的变化率大。由法拉第电磁感应定律知,该过程的感应电动势大,则感应电流大,故B正确。
故选B。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7、BD
【解析】
A.金属线框刚进入磁场时,磁通量增加,磁场方向垂直纸面向里,根据楞次定律判断可知,线框中感应电流方向沿逆时针方向,故A错误;
B.由图象可知,金属框进入磁场过程中做匀速直线运动,速度为v1,匀速运动的时间为t2﹣t1,故金属框的边长:L=v1(t2﹣t1),故B正确;
CD.在金属框进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力,则得:mg=BIL,又,又 L=v1(t2﹣t1),联立解得:;线框仅在进入磁场和离开磁场过程中受安培力,进入时安培力等于重力,离开时安培力大于重力,开始减速,故开始离开磁场时安培力最大,功率最大,为Pm=F安t2,又,联立得:,故C错误,D正确.
8、BC
【解析】
A.由同种电荷相互排斥可知,小球B带正电,故A错误;
D.根据受力分析和平衡条件,可得
解得小球B在初始位置时所带电荷量为,故D错误;
C.小球B在C位置时,由相似三角形原理可得
解得,故C正确;
B.当小球B在C位置时,设绳子原长为x,由受力分析和相似三角形原理可知,当小球B在初始平衡位置时有
当小球B在C位置时有
联立方程组可得弹性绳原长,故B正确。
故选BC。
9、BCE
【解析】
由波形图可知,波Ⅰ传到x=4cm位置时质点的起振方向向下,则波Ⅰ振源的起振方向向下;波Ⅱ传到x=16cm位置时质点的起振方向向上,则波Ⅱ振源的起振方向向上;则两列波的波源起振方向相反,选项A错误;由波形图可知,Ⅰ和Ⅱ两列波的波长分别为2cm和4cm,则波长之比为1:2,选项B正确;波Ⅰ的周期T1=0.02s,则t=0.05s时,质点P在平衡位置向下振动;波Ⅱ的周期T2=0.04s,则t=0.05s时,质点Q在最低点,坐标为(18cm,-3cm),选项C正确;两列波的波速均为,则再经过,即在t=0.1s时刻两波相遇,因两波的频率不同,则叠加后不能形成稳定的干涉图样,选项D错误;t=0.12s时,波Ⅰ在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动;波Ⅱ在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动;则此质点的位移为零但振动加强,选项E正确;故选BCE.
【点睛】
本题要掌握波的独立传播原理:两列波相遇后保持原来的性质不变.理解波的叠加遵守矢量合成法则,例如本题中两列波的波峰与波峰相遇时,此处相对平衡位置的位移为;当波峰与波谷相遇时此处的位移为.
10、BCE
【解析】
A.在t=5s的时间内波形从a传播到c距离为10m,故波速为
故A错误;
B.从波源a起振开始到波形传播到b点的时间为
B点起振后振动了半个周期,总时间为5s,有
可得
而所有质点点的振动周期相同,故质点c开始振动后其振动周期也为6s,故B正确;
C.当t>5s后,b和c都已开始振动,两者的距离为6m等于半个波长,则质点b向下运动时质点c一定向上运动,故C正确;
D.当时间7sE.质点ad的距离为18m,则波源a到d的时间为
故质点振动的时间,且起振竖直向下,而加速度指向平衡位置方向向上,故E正确。
故选BCE。
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11、 C
【解析】
(1)[1]因为电动势3V,所以电压表选择V1;
[2]根据欧姆定律可知电路中最大电流为
所以电流表为A1;
[3]为保证调节方便,则选择阻值较小的滑动变阻器R1;
(2)[4]因为
则说明待测电阻为小电阻,所以电流表采用外接法,实验要求尽量多测几组数据,所以滑动变阻器采用分压式,电路图如图所示
(3)[5]A.实验中产生的误差不能消除,只能减小,故A错误;
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差,故B错误;
C.利用图象法求解电阻可减小偶然误差,故C正确。
故选C。
12、220 2 3.91 9.75
【解析】
[1].电火花式打点计时器直接接在220V的交流电源上即可。
[2].根据纸带可知打下连续两点时间间隔
根据自由落体运动位移公式可知,开始时相邻两点间距离
。
[3].根据中点时刻的瞬间速度
[4].根据可知
。
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、(i)(ii)℃
【解析】
(1)开始时被封闭气体的压强为 ,活塞C距气缸A的底部为l,被封气体的体积为4lS,重物放在活塞D上稳定后,被封气体的压强为:
活塞C将弹簧向左压缩了距离l1,则活塞C受力平衡,有:
根据玻意耳定律,得:
解得:x=2l
活塞D下降的距离为:△l=4l−x+l1=l
(2)升高温度过程中,气体做等压变化,活塞C的位置不动,最终被封气体的体积为(4l+ l1)•S,对最初和最终状态,根据理想气体状态方程得
解得:t2=377℃
【点睛】
本题考查玻意耳定律的应用及压强的计算,关键要注意首先明确气体发生的什么变化,根据力平衡法求气体的压强,然后才能分析状态参量,由理想气体的状态方程或实验定律进行分析求解,第二问要注意升温过程压强不变,弹簧的形变量不变,活塞C不动.
14、(1)(,0);(2);(3)B可能的取值为,,
【解析】
(1)粒子由A点到P点的运动可看成由P点到A点做类平抛运动,设运动时间为t,加速度大小为a,有
xA=v0t ①
qE=ma ②
③
由①②③得
④
A点的坐标为(,0)⑤
(2)只要粒子不会从左边界离开,粒子就能到达右边界,设B的最大值为Bm,最小轨迹半径为R0,轨迹如答图a,图示的夹角为θ,则
根据几何关系有
2R0csθ=R0⑥
R0sinθ+R0=⑦
在磁场中由洛伦兹力提供向心力,则有
⑧
由⑥⑦⑧得
⑨
即磁感应强度的取值范围为
⑩
(3)设粒子到达O′点的过程中,经过x轴n次,一次到达x轴的位置与坐标原点O的距离为xn,如答图b,
若粒子在第一次到达x轴的轨迹圆心角大于90°,即当时粒子将不可能到达O′点,故xn需要满足
⑪
且
(2n-1)xn=3L⑫
故n只能取1、2、3(如答图c)
即x可能的取值为3L,L,⑬
又轨迹半径Rn满足
⑭
在磁场中由洛伦兹力提供向心力,则有
⑮
由⑪⑫⑬⑭⑮得B可能取值为,,⑯
15、(1);(2)+
【解析】
(1)设板间电场强度为E,根据动能定理有:
-qEd=0-,
得:
(2)设小球从P点运动到N板所用的时间为t1,则有:
d=
得:
t1=
设小球从N板运动到M板所用的时间为t2,则有:
qE=ma
得:
t2=
因此小球从P点开始运动到M板所用的时间:
t=t1+t2=
这段时间内小球下落的高度:
h=
根据动能定理:
qE×
得:
+
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示为静止的原子核在匀强磁场中发生衰变后做匀速圆周运动的轨迹,衰变后两带电粒子a、b的半径之比为45∶1,两带电粒子a、b的动能之比为117:2,下列说法正确的是( )
A.此衰变为β衰变B.大圆为β粒子的运动轨迹
C.小圆为α粒子的运动轨迹D.两带电粒子a、b的周期之比为10∶13
2、港珠澳大桥(Hng Kng-Zhuhai-Maca Bridge)是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。2018年2月6日,港珠澳大桥主体完成验收,于同年9月28日起进行粤港澳三地联合试运。 大桥设计使用寿命120年,可抵御8级地震、16级台风、30万吨撞击以及珠江口300年一遇的洪潮。假设一艘质量为m的轮船由于失控,以速度v撞向大桥(大桥无损),最后没有反弹而停下来,事故勘察测量轮船发现迎面相撞处凹下去d的深度,那么可以估算出船对桥的平均撞击力F,关于F的表达式正确的是( )
A.
B.
C.
D.mv
3、如图所示,P球质量为2m,物体Q的质量为m,现用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点,物体Q位于墙壁和球P之间,已知P、Q均处于静止状态,轻绳与墙壁间的夹角为30°, 重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.P对Q有方向竖直向下的摩擦力,大小为mg
B.若增大P球的质量,则P对Q的摩擦力一定变大
C.若增大Q球的质量,则P对Q的摩擦力一定变大
D.轻绳拉力大小为
4、有一种灌浆机可以将某种涂料以速度v持续喷在墙壁上,假设涂料打在墙壁上后便完全附着在墙壁上,涂料的密度为ρ,若涂料产生的压强为p,不计涂料重力的作用,则墙壁上涂料厚度增加的速度u为( )
A.B.C.D.
5、利用如图甲所示的实验装置研究光电效应,测得某种金属的遏止电压U。与入射光频率v之间的关系图线如图乙所示,则( )
A.图线在横轴上的截距的物理意义是该金属的截止频率
B.由图线可知普朗克常量
C.入射光频率增大,逸出功也增大
D.要测得金属的遏止电压,电源的右端应为负极
6、如图所示,做实验“探究感应电流方向的规律”。竖直放置的条形磁体从线圈的上方附近竖直下落进入竖直放置的线圈中,并穿出线圈。传感器上能直接显示感应电流随时间变化的规律。取线圈中电流方向由到为正方向,则传感器所显示的规律与图中最接近的是( )
A.B.
C.D.
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7、如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直纸面向里.现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,如图乙是金属线框由开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界的v﹣t图象,图中数据均为己知量,重力加速度为g,不计空气阻力,则在线框穿过磁场的过程中,下列说法正确的是( )
A.t1到t2过程中,线框中感应电流沿顺时针方向
B.线框的边长为v1(t2﹣t1)
C.线框中安培力的最大功率为
D.线框中安培力的最大功率为
8、如图所示,绝缘底座上固定一电荷量为+q的小球A,在其上方l处固定着一个光滑的定滑轮O,绝缘轻质弹性绳一端系在O点正上方处的D点,另一端与质量为m的带电小球B连接。小球B平衡时OB长为l,且与竖直方向夹角为60°。由于小球B缓慢漏电,一段时间后,当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时,小球B恰好在AB连线的中点C位置平衡。已知弹性绳的伸长始终处于弹性限度内,静电力常量为k,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球B带负电
B.弹性绳原长为
C.小球B在C位置时所带电荷量为
D.小球B在初始平衡位置时所带电荷量为
9、两波源分别位于x=0和x=20cm处,从t=0时刻起两波源开始振动,形成沿x轴相向传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ,如图所示,为t=0.04s时刻两列波的图像.已知两波的振幅分别为,,质点P的平衡位置在x=1cm处,质点Q的平衡位置在x=18cm处.下列说法中正确的是___________.
A.两列波的波源起振方向相同
B.Ⅰ和Ⅱ两列波的波长之比为1:2
C.t=0.05s时,质点P向下振动,质点Q的坐标为(18cm,-3cm)
D.Ⅰ和Ⅱ两列波将在t=0.1s时相遇,之后叠加形成稳定的干涉图样
E.t=0.12s时,x=10cm处的质点位移为零但振动加强
10、如图,a、b、c、d是均匀介质中水平轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为4m、6m和8m。一列简谐横波沿x轴正向传播,在t=0时刻传到质点a处,使质点a由平衡位置开始竖直向下运动。波继续向前传播,t=5s时质点b已经通过了8cm路程并第一次回到了平衡位置,此时质点c刚好开始振动。则下列说法正确的是________
A.该波的波速为1.6cm/s
B.质点c开始振动后,其振动周期为6s
C.当t>5s后,质点b向下运动时,质点c一定向上运动
D.在7s
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11.(6分)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用测量仪器均已校准。已知待测金属丝的电阻值Rx约为5Ω。在测电阻时,可供选择的器材有:
电源E:电动势3V,内阻约1Ω
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω;
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.025Ω;
电压表V1:量程0~3V,内阻约3kΩ;
电压表V2:量程0~15V,内阻约15kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,允许最大电流2A;
滑动变阻器R2:最大阻值1000Ω,最大电流0.6A开关一个,导线若干。
(1)在上述器材中,应该选用的电流表是_______,应该选用的电压表是_______。若想尽量多测几组数据,应该选用的滑动变阻器是_______(填写仪器的字母代号)。
(2)用所选的器材,在答题纸对应的方框中画出电路图_____________________。
(3)关于本实验的误差,下列说法正确的是____________。
A.对金属丝的直径多次测量求平均值,可消除误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.利用电流I随电压U的变化图线求Rx可减小偶然误差
12.(12分)1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地"的实验,开始了自由落体的研究。某同学用如图I所示的实验装置研究自由落体,装置中电火花式打点计时器应该接在电压为______V、频率为f=50 Hz的交流电源上。实验中先闭合开关,再释放纸带。打出多条纸带。选择一条点迹清晰完整的纸带进行研究,那么选择的纸带打下前两个点之间的距离略小于__________mm(结果保留1位有效数字)。选择的纸带如图2所示,图中给出了连续三点间的距离,由此可算出打下C点时的速度为______m/s2,当地的重力加速度为____m/s2.(最后两空结果均保留3位有效数字)
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13.(10分)如图所示,内壁光滑长度为4L、横截面积为S的汽缸A、B,A水平、B竖直固定,之间由一段容积可忽略的细管相连,整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中,活塞C、D的质量及厚度均忽略不计.原长3L、劲度系数的轻弹簧,一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点.开始活塞D距汽缸B的底部为3L.后在D上放一质量为的物体.求:
①稳定后活塞D下降的距离;
②改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置,则气体的温度应变为多少?
14.(16分)如图,在xOy平而内,x=0与x=3L两直线之间存在两匀强磁场,磁感应强度大小相同,方向均垂直于xOy平面,x轴为两磁场的分界线;在第I象限内存在沿y轴负方向、场强大小为E的匀强电场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从x轴上的A点以某一初速度射入电场,一段时间后,该粒子运动到y轴上的P(0,)点,以速度v0垂直于y轴方向进入磁场。不计粒子的重力。
(1)求A点的坐标;
(2)若粒子能从磁场右边界离开,求磁感应强度的取值范围;
(3)若粒子能从O'(3L,0)点离开,求磁感应强度的可能取值。
15.(12分)如图所示,平行金属板M、N竖直放置,两板足够长且板间有水平向左的匀强电场,P点离N板的距离为d,离M板的距离为d。一个质量为m、带正电荷量为q的小球从P点以初速度水平向右抛出,结果小球恰好不能打在N板上。已知重力加速度为g,小球的大小不计,求
(1)两板间的电场强度的大
(2)小球打到M板时动能的大小。
参考答案
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
ABC.根据动量守恒定律可知两带电粒子动量相等。由两圆外切可知,此为衰变,由得大圆为粒子轨迹,ABC项错误;
D.由得
根据动量守恒定律以及动量与动能的关系有
得
根据周期公式可知
D项正确。
故选D。
2、A
【解析】
根据动能定理进行解答。
【详解】
根据动能定理可得,解得,故选A.
3、C
【解析】
A.Q受到重力、墙壁的弹力、P的压力和向上静摩擦力,即P对Q的摩擦力的方向向上,大小为mg.故A错误.
B.由A的分析可知,增大P的质量,P对Q的摩擦力不变,故B错误.
C.由B的分析可知,增大Q的质量,Q受到的静摩擦力增大,故C正确.
D.P、Q整体受到重力、支持力和绳子的拉力,共3个力作用,设绳子的拉力为F,在竖直方向:
Fcs30°=3mg
所以绳子的拉力:
F=2mg.
故D错误.
4、B
【解析】
涂料持续飞向墙壁并不断附着在墙壁上的过程,速度从v变为0,其动量的变化源于墙壁对它的冲量,以极短时间Δt内喷到墙壁上面积为ΔS、质量为Δm的涂料(微元)为研究对象,设墙壁对它的作用力为F,涂料增加的厚度为h。由动量定理得
F·Δt=Δm·v
又有
Δm=ρ·ΔSh
所以
涂料厚度增加的速度为
u=
联立解得
u=
故选B。
5、A
【解析】
A.由图乙可知,当人射光的频率小于时,无需加遏止电压就没有光电流,说明为该金属的截止频率,故A正确;
B.根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理得
则
得
故B错误;
C.金属的逸出功与入射光的频率无关,由金属本身决定,故C错误;
D.要测得金属的遏止电压,电源的左端应为负极,故D错误。
故选A。
6、B
【解析】
磁体进入线圈端的过程,其磁场穿过线圈向上且增加,由楞次定律知感应电流的磁场向下,则线圈中的电流方向从到,为负值。磁体在线圈中间运动时,其磁场穿过线圈的磁通量不变,无感应电流,磁体离开线圈端的过程,磁场穿过线圈向上且减小,由楞次定律知感应电流的磁场向上,则电流方向从到,为正值,且此过程磁体运动速度大于进入过程,磁通量的变化率大。由法拉第电磁感应定律知,该过程的感应电动势大,则感应电流大,故B正确。
故选B。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7、BD
【解析】
A.金属线框刚进入磁场时,磁通量增加,磁场方向垂直纸面向里,根据楞次定律判断可知,线框中感应电流方向沿逆时针方向,故A错误;
B.由图象可知,金属框进入磁场过程中做匀速直线运动,速度为v1,匀速运动的时间为t2﹣t1,故金属框的边长:L=v1(t2﹣t1),故B正确;
CD.在金属框进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力,则得:mg=BIL,又,又 L=v1(t2﹣t1),联立解得:;线框仅在进入磁场和离开磁场过程中受安培力,进入时安培力等于重力,离开时安培力大于重力,开始减速,故开始离开磁场时安培力最大,功率最大,为Pm=F安t2,又,联立得:,故C错误,D正确.
8、BC
【解析】
A.由同种电荷相互排斥可知,小球B带正电,故A错误;
D.根据受力分析和平衡条件,可得
解得小球B在初始位置时所带电荷量为,故D错误;
C.小球B在C位置时,由相似三角形原理可得
解得,故C正确;
B.当小球B在C位置时,设绳子原长为x,由受力分析和相似三角形原理可知,当小球B在初始平衡位置时有
当小球B在C位置时有
联立方程组可得弹性绳原长,故B正确。
故选BC。
9、BCE
【解析】
由波形图可知,波Ⅰ传到x=4cm位置时质点的起振方向向下,则波Ⅰ振源的起振方向向下;波Ⅱ传到x=16cm位置时质点的起振方向向上,则波Ⅱ振源的起振方向向上;则两列波的波源起振方向相反,选项A错误;由波形图可知,Ⅰ和Ⅱ两列波的波长分别为2cm和4cm,则波长之比为1:2,选项B正确;波Ⅰ的周期T1=0.02s,则t=0.05s时,质点P在平衡位置向下振动;波Ⅱ的周期T2=0.04s,则t=0.05s时,质点Q在最低点,坐标为(18cm,-3cm),选项C正确;两列波的波速均为,则再经过,即在t=0.1s时刻两波相遇,因两波的频率不同,则叠加后不能形成稳定的干涉图样,选项D错误;t=0.12s时,波Ⅰ在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动;波Ⅱ在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动;则此质点的位移为零但振动加强,选项E正确;故选BCE.
【点睛】
本题要掌握波的独立传播原理:两列波相遇后保持原来的性质不变.理解波的叠加遵守矢量合成法则,例如本题中两列波的波峰与波峰相遇时,此处相对平衡位置的位移为;当波峰与波谷相遇时此处的位移为.
10、BCE
【解析】
A.在t=5s的时间内波形从a传播到c距离为10m,故波速为
故A错误;
B.从波源a起振开始到波形传播到b点的时间为
B点起振后振动了半个周期,总时间为5s,有
可得
而所有质点点的振动周期相同,故质点c开始振动后其振动周期也为6s,故B正确;
C.当t>5s后,b和c都已开始振动,两者的距离为6m等于半个波长,则质点b向下运动时质点c一定向上运动,故C正确;
D.当时间7s
故质点振动的时间,且起振竖直向下,而加速度指向平衡位置方向向上,故E正确。
故选BCE。
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11、 C
【解析】
(1)[1]因为电动势3V,所以电压表选择V1;
[2]根据欧姆定律可知电路中最大电流为
所以电流表为A1;
[3]为保证调节方便,则选择阻值较小的滑动变阻器R1;
(2)[4]因为
则说明待测电阻为小电阻,所以电流表采用外接法,实验要求尽量多测几组数据,所以滑动变阻器采用分压式,电路图如图所示
(3)[5]A.实验中产生的误差不能消除,只能减小,故A错误;
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差,故B错误;
C.利用图象法求解电阻可减小偶然误差,故C正确。
故选C。
12、220 2 3.91 9.75
【解析】
[1].电火花式打点计时器直接接在220V的交流电源上即可。
[2].根据纸带可知打下连续两点时间间隔
根据自由落体运动位移公式可知,开始时相邻两点间距离
。
[3].根据中点时刻的瞬间速度
[4].根据可知
。
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、(i)(ii)℃
【解析】
(1)开始时被封闭气体的压强为 ,活塞C距气缸A的底部为l,被封气体的体积为4lS,重物放在活塞D上稳定后,被封气体的压强为:
活塞C将弹簧向左压缩了距离l1,则活塞C受力平衡,有:
根据玻意耳定律,得:
解得:x=2l
活塞D下降的距离为:△l=4l−x+l1=l
(2)升高温度过程中,气体做等压变化,活塞C的位置不动,最终被封气体的体积为(4l+ l1)•S,对最初和最终状态,根据理想气体状态方程得
解得:t2=377℃
【点睛】
本题考查玻意耳定律的应用及压强的计算,关键要注意首先明确气体发生的什么变化,根据力平衡法求气体的压强,然后才能分析状态参量,由理想气体的状态方程或实验定律进行分析求解,第二问要注意升温过程压强不变,弹簧的形变量不变,活塞C不动.
14、(1)(,0);(2);(3)B可能的取值为,,
【解析】
(1)粒子由A点到P点的运动可看成由P点到A点做类平抛运动,设运动时间为t,加速度大小为a,有
xA=v0t ①
qE=ma ②
③
由①②③得
④
A点的坐标为(,0)⑤
(2)只要粒子不会从左边界离开,粒子就能到达右边界,设B的最大值为Bm,最小轨迹半径为R0,轨迹如答图a,图示的夹角为θ,则
根据几何关系有
2R0csθ=R0⑥
R0sinθ+R0=⑦
在磁场中由洛伦兹力提供向心力,则有
⑧
由⑥⑦⑧得
⑨
即磁感应强度的取值范围为
⑩
(3)设粒子到达O′点的过程中,经过x轴n次,一次到达x轴的位置与坐标原点O的距离为xn,如答图b,
若粒子在第一次到达x轴的轨迹圆心角大于90°,即当时粒子将不可能到达O′点,故xn需要满足
⑪
且
(2n-1)xn=3L⑫
故n只能取1、2、3(如答图c)
即x可能的取值为3L,L,⑬
又轨迹半径Rn满足
⑭
在磁场中由洛伦兹力提供向心力,则有
⑮
由⑪⑫⑬⑭⑮得B可能取值为,,⑯
15、(1);(2)+
【解析】
(1)设板间电场强度为E,根据动能定理有:
-qEd=0-,
得:
(2)设小球从P点运动到N板所用的时间为t1,则有:
d=
得:
t1=
设小球从N板运动到M板所用的时间为t2,则有:
qE=ma
得:
t2=
因此小球从P点开始运动到M板所用的时间:
t=t1+t2=
这段时间内小球下落的高度:
h=
根据动能定理:
qE×
得:
+