2022-2023学年安徽省宣城市高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析)
展开1.如图(a)所示的无人机具有4个旋翼,可以通过调整旋翼倾斜度而产生不同方向的升力。某次实验,调整旋翼使无人机受竖直向上的恒定升力F从地面静止升起,到达稳定速度过程中,其运动图像如图(b)所示。假设无人机飞行时受到的空气阻力与速率成正比,即f=kv,方向与速度方向相反,则下列说法正确的是( )
A. 无人机在第1s内的位移等于0.5m
B. 无人机在第1s内的速度变化量与第2s内的速度变化量相等
C. 空气给无人机的作用力逐渐增大
D. 空气给无人机的作用力逐渐减小
2.北京时间2023年5月30日上午,神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。当天下午,神舟十六号飞船成功对接于空间站天和核心舱径向端口。神舟十六号的“博士乘组”景海鹏、朱杨柱、桂海潮,与神舟十五号的“圆梦乘组”费俊龙、邓清明、张陆在天宫顺利会师。已知空间站离地面的高度为h,这个高度低于地球同步卫星的高度。地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G,忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A. 空间站的线速度大小为 gR2R+hB. 空间站的向心加速度大小为gRR+h
C. 空间站的运行周期大于24小时D. 地球质量为g(R+h)2G
3.如图所示,虚线为位于O位置的点电荷形成电场中的等势面,已知三个等势面的电势差关系为φ1−φ2=φ2−φ3,图中的实线为一带负电的粒子进入该电场后的运动轨迹,与等势面相交于图中的a、b、c、d四点,已知该粒子仅受电场力的作用,则下列说法正确的是( )
A. O位置的点电荷带正电
B. 该粒子在b点的加速度小于在a点的加速度
C. a、b、c、d四点中,该粒子在b处的电势能最小
D. 该粒子从b点飞到c点动能的变化量等于从c点飞到d点动能的变化量
4.关于以下四幅图的说法正确的是( )
A. 如图是一束复色光进入水珠后传播的示意图,其中a光束在水珠中传播的速度一定小于b光束在水珠中传播的速度
B. 如图是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图,当入射角i从0∘增大到90∘(不包括90∘)过程中,始终有光线从bb′面射出
C. 如图是双缝干涉示意图,若只减小屏到挡板间距离L,相邻两条亮条纹间的距离△x将增大
D. 如图是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
5.如图甲所示,为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙,间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上,O为正六边形的中心,A点、B点分别为Oa、Od的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比,与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外,大小相等的电流,其中a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F,则( )
A. A点和B点的磁感应强度相同
B. 其中b导线所受安培力大小为F
C. a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向垂直于ed向下
D. a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向垂直于ed向上
6.微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示,电容M极板固定,N极板可运动,当手机的加速度变化时,N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是( )
A. 静止时,电流表示数为零,且电容器两极板不带电
B. 保持向前匀加速运动时,电路中存在恒定电流
C. 由静止突然向后加速时,电流由a向b流过电流表
D. 由向前加速突然停下时,电流由b向a流过电流表
7.如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里,图中虚线为磁场的边界,其中bc段是半径为R的四分之一圆弧,ab、cd的延长线通过圆弧的圆心,Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q的粒子,在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场,已知所有粒子均从圆弧边界射出,其中M、N是圆弧边界上的两点,不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 从M点射出粒子的速率一定大于从N点射出粒子的速率
C. 从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间
D. 所有粒子所用最短时间为2πm3qB
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8.如图甲所示的电路,理想变压器原、副线圈的匝数分别为100和50,定值电阻R1=R2=20Ω,电源两端电压随时间变化的关系图象如图乙所示,已知电压表和电流表为理想电表,则( )
A. 副线圈中电流频率为50HzB. 电流表示数为1A
C. 电压表示数为50VD. 电阻R2的功率为80W
9.图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=1s时刻的波形图,图乙为参与波动的某一质点的振动图象,则下列说法正确的是( )
A. 该简谐横波的传播速度为4m/s
B. 从此时刻起,经过2 s,P质点运动了8 m的路程
C. 从此时刻起,P质点比Q质点后回到平衡位置
D. 图乙可能是图甲x=2m处质点的振动图象
10.如图所示,在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点,在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下,以初速度v0从A点开始做曲线运动,图中曲线是质点的运动轨迹。已知在ts末质点的速度达到最小值v,到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直,则( )
A. 恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧,且sinθ=vv0
B. 质点所受合外力的大小为m v02−v2t
C. 质点到达B点时的速度大小为v0v v02−v2
D. ts内恒力F做功为12m(v02−v2)
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
11.实验小组用甲图所示的装置测量当地的重力加速度。
请完成下列实验步骤中的填空:
(1)按图甲装配好器材:跨过轻滑轮的不可伸长的光滑轻绳两端分别与钩码和力传感器相连,力传感器可测出轻绳的拉力。重物用轻绳挂在动滑轮上,其下端与纸带相连,让纸带穿过固定好的打点计时器上的限位孔;
(2)接通电源,释放钩码后重物上升,打点计时器在纸带上打出一系列的点,如图乙所示,记下此过程中力传感器的示数F。
已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出,此次实验打D点时重物的速度vD=______m/s,重物的加速度a=______m/s2;
(3)改变钩码的质量,多次重复实验步骤(2),得到多组a、F数据;
(4)实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示,用图丙中b、c表示的当地的重力加速度g=______,重物和动滑轮的总质量m=______。
12.某实验小组欲利用图甲所示的电路测定电源E1的电动势E和内阻r,已知图中电源E2的电动势为E0,内阻为r0,定值电阻的阻值为R0,电压表可视为理想电压表,S为单刀双掷开关。
(1)当S与1接通前,滑动变阻器的滑片P应置于______(填“左”或“右”)端。
(2)S与1接通,改变滑片P的位置,记下电压表的示数U1,保持P不动,S与2接通,记下电压表的示数U2,重复以上操作,得到多组U1和U2的值。
(3)该同学作出的1U1−1U2的图像如图乙所示,若测得图线的斜率为k,纵轴上的截距为b,则电源E1的电动势为E=______,内阻为r=______。(均用E0、R0、r0、k、b表示)
(4)若考虑电压表的内阻,电源电动势的测量值______真实值,内阻的测量值______真实值。(均填“大于”“小于”或“等于”)
四、简答题:本大题共2小题,共24分。
13.如图所示,电阻R为0.1Ω的正方形单匝线圈abcd的边长L为0.2m,bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长,磁感应强度B大小为0.5T。在水平拉力作用下,线圈以8m/s的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中:
(1)所受拉力的大小F;
(2)感应电流产生的热量Q。
14.如图所示,质量为m的小滑块1,沿着光滑曲面下滑,曲面末端A与水平传送带平滑连接,传送带右端与光滑水平面平滑连接,水平面上有一个质量为km的小滑块2。当小滑块1滑到传送带右端B处时恰好与传送带共速,接着再与小滑块2发生弹性碰撞。已知传送带长为L,以速度v0顺时针方向运行,小滑块1与传送带之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求:
(1)k=2时,小滑块1和2第一次碰撞后瞬间的速度;
(2)小滑块1下滑的高度;
(3)k值应满足什么条件,使得小滑块1和2能且只能发生两次碰撞。
五、计算题:本大题共1小题,共12分。
15.如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系xOy,其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度的方向水平向右,磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为+q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45∘的初速度进入复合场中,正好做直线运动,当微粒运动到A(l,l)时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),粒子继续运动一段时间后,正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)粒子在复合场中的运动时间。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:A、若无人机做匀加速直线运动,无人机在第1s内的位移x=12vt=12×1×1m=0.5m,v−t图像与坐标轴围成的面积表示位移,由图像得,无人机运动的位移大于0.5m,故A错误;
B、v−t图像的斜率表示加速度,由图示图线可知,无人机在运动过程加速度逐渐减小,速度变化量Δv=aΔt,则无人机在第1s内的速度变化量大于第2s内的速度变化量,故B错误;
CD、无人机先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动,由牛顿第二定律可知,无人机所受合力逐渐减小,无人机受重力与空气作用力(为空气对旋翼的升力和空气的阻力的合力),重力不变,则空气对无人机的作用力逐渐减小,故C错误,D正确。
故选:D。
v−t图像与坐标轴围成的面积表示位移;v−t图像的斜率表示加速度,根据图示图线判断无人机在第1s内与第2s内速度变化量的大小关系;无人机受到的空气阻力与速率成正比,根据无人机速度的变化判断空气给无人机作用力如何变化。
知道v−t图线与坐标轴围成图形的面积表示位移、知道v−t图象的斜率表示的物理意义是解题的关键,分析清楚受力情况和运动情况即可解题。
2.【答案】A
【解析】解:D.忽略地球自转,重力等于万有引力GMmR2=mg
M=gR2G
故D错误;
A.空间站绕地心做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力
GMm(R+h)2=mv2R+h
线速度大小
v= gR2R+h
故A正确;
B.空间站绕地心做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力
GMm(R+h)2=ma
向心加速度大小
a=gR2R+h
故B错误;
C.空间站离地面的高度低于地球同步卫星的高度,由开普勒第三定律r3T2=k,可知空间站的运行周期小于24小时,故C错误。
故选:A。
忽略地球自转,重力等于万有引力,求地球质量;
空间站绕地心做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力列式,求空间站的线速度大小;
空间站绕地心做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力列式,求空间站的向心加速度大小;
由开普勒第三定律列式,分析空间站的运行周期。
本题考查学生对天体规律的掌握,主线为:1.忽略地球自转,重力等于万有引力;2.空间站绕地心做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力。
3.【答案】D
【解析】解:A.由带负电的粒子的运动轨迹可知,靠近点电荷时受到阻力作用,所以O位置的点电荷带负电,故A错误;
B.等差等势面的疏密表示场强强弱,b处的场强比a处大,由牛顿第二定律qE=ma知,所以该粒子在b点的加速度大于在a点的加速度,故B错误;
C.由O位置的点电荷带负电,所以b点电势在a、b、c、d四点中最低,由Ep=qφ,可知该粒子在b处的电势能最大,故C错误;
D.由动能定理可知,由动能定理得,该粒子从b点飞到c点动能的变化量为:
ΔEkbc=qUbc
又Ubc=(φ1−φ2)
联立解得:ΔEkbc=q(φ1−φ2)
由动能定理得,该粒子从c点飞到d点动能的变化量为:
ΔEkcd=qUcd
Ucd=(φ2−φ3)
联立解得:ΔEkcd=q(φ2−φ3)
由φ1−φ2=φ2−φ3,可得
ΔEkbc=ΔEkcd
所以该粒子从b点飞到c点动能的变化量等于从c点飞到d点动能的变化量,故D正确。
故选:D。
由于带电粒子只受电场力作用,根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即向右,由于粒子是带负电,则电场的方向与受力的方向相反,由此判断O位置的点电荷电性;根据等差等势面的疏密和牛顿第二定律比较两点的加速度;根据Ep=qφ比较电势能;根据动能定理比较动能变化量。
掌握住带电粒子的运动轨迹与合力方向的关系是解题的前提,灵活应用场强方向与等势面垂直,以及电场力做功时动能和电势能间的关系是解题的关键。
4.【答案】B
【解析】解:A、根据折射率和光的传播速度之间的关系n=cn,可知,折射率越大,传播速度越小,从图中可以看出,b光线在水中偏折得厉害,即b的折射率大于a的折射率,根据v=cn,可知a在水中的传播速度大于b的传播速度,故A错误。
B、当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大,由于折射角小于入射角,不论入射角如何增大,玻璃砖中的光线不会消失,故肯定有光线从bb′面射出,故B正确;
C、双缝干涉中两相邻亮条纹间距离x=Ld⋅λ,可知当只减小屏到挡板间的距离L,两相邻亮条纹间距离将减小,故C错误。
D、由图可知,条纹向空气薄膜较薄处发生弯曲,说明空气薄膜变薄,则被检测的平面在此处是凹下的,故D错误。
故选:B。
根据折射率和光的传播速度之间的关系n=cn,可知,折射率越大,传播速度越小,根据图中的光线关系,判断折射率的大小,从而知道传播速度的大小。
入射角i逐渐增大折射角逐渐增大,由于折射角小于入射角,不论入射角如何增大,玻璃砖中的光线不会消失,故肯定有光线从bb′面射出;根据双缝干涉条纹的宽度公式分析。
本题涉及的知识点较多,要知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的。以及知道薄膜干涉是一种等厚干涉,同时掌握基础知识即可解题,平时要注意基础知识的学习与积累。
5.【答案】C
【解析】解:A.A、B关于O点对称,根据对称性可知A点和B点的磁感应强度大小相等,方向不同,故A错误;
B.根据题意可知a、c对导线b的安培力大小F,f、d对导线b的安培力大小为:Ffd=tan30∘F
解得:Ffd= 33F
e对导线b的安培力大小为:F2
则根据平行四边形定则对矢量进行合成可得b导线所受安培力大小为:Fb=2Fsin30∘+2× 3F3sin60∘+F2
解得:Fb=5F2,故B错误;
CD.根据安培定则可得,a、d两条导线在O点的磁感应强度大小相等、方向相反;b、e两条导线在O点的磁感应强度大小相等、方向相反;故a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向与c导线在O点的磁感应强度方向相同,垂直于ed向下,故C正确,D错误。
故选:C。
根据右手螺旋定则得出对应的点的磁感应强度的特点,结合磁感应强度的叠加特点完成分析;
根据安培力的计算公式,结合左手定则即可得出安培力的大小和方向。
本题主要考查了安培力的相关应用,熟悉右手螺旋定则得出磁感应强度的方向,结合安培力的计算公式即可完成分析。
6.【答案】C
【解析】解:A、静止时,N板不动,电容器与电源保持相连,两极板带电。电容器板间电压不变,电容器的电容不变,则电容器所带电量不变,则电流表示数为零,故A错误;
B.保持向前匀加速运动时,加速度恒定不变,则N板的位置在某位置不动,电容器电容不变,电容器保持与电源相连,电压不变,由Q=CU知电容器所带电量不变,电路中无电流,故B错误;
C、由静止突然向后加速时,N板相对向前移动,则板间距离减小,根据电容的决定式C=εrS4πkd知电容C增大,由Q=CU知,电压不变,电容器所带电量增大,电容器充电,电流由a向b流过电流表,故C正确;
D、由前加速突然停下时,N板相对M板向前移动,则板间距离减小,根据C=εrS4πkd知电容C增大,电压不变,由Q=CU知电容器所带电量增大,电容器充电,电流由a向b流过电流表,故D错误;
故选:C。
电容器与电源保持相连,板间电压不变;根据电容的决定式分析电容的变化趋势,结合电荷量的计算公式Q=CU分析电荷量的变化趋势,由此得出电流的方向;理解加速度的大小对电容变化趋势的影响,结合电荷量的计算公式完成分析。
本题主要考查电容器的动态分析问题,抓住变化过程中的不变量:电容器的板间电压,结合电容器的定义式和决定式即可完成分析。
7.【答案】D
【解析】解:ABC、依题意,作出从M、N两点射出粒子轨迹图如图1所示,根据左手定则,可知粒子带正电,
图1
粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则
qvB=mv2r=m4π2rT2
解得:r=mvqB,T=2πmqB,
由图可知从M点射出粒子轨迹半径小于从N点射出粒子轨迹半径,则从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率;
由图可知从M点射出粒子轨迹所对圆心角大于从N点射出粒子的,根据t=θ2πT可知,从M点射出粒子在磁场中运动时间一定大于从N点射出粒子所用时间;
故ABC错误。
D、由几何知识可判断知,当粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心恰好在b点时,粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角最小,此时粒子运动的半径
r=R
由几何关系可求得此时圆弧所对应圆心角
θ=120∘
所以,粒子在磁场中运动的最短时间为
tmin=θ2πT=120360×2πmqB=2πm3qB,
故D正确。
故选:D。
粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据题意作出粒子运动轨迹,求出粒子的轨道半径与转过的圆心角,然后分析答题。
根据题意分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹,应用牛顿第二定律即可解题。
8.【答案】BD
【解析】解:A.变压器不改变交流电的频率,根据周期频率关系,副线圈中电流频率为f=1T=14×10−2Hz=25Hz,故A错误;
BC.由图乙可知,电源电压的有效值为100 V,则有100V=U1+I1R1,U2=I2R2(其中U1,U2为原、副线圈两端的电压有效值,I1,I2为原、副线圈中的电流),又原、副线圈两端的电压比等于匝数比等于电流反比,有U1U2=I2I1=n1n2=21,且R1=R2=20Ω,联立可得U1=80V,I1=1A,U2=40V,I2=2A,即电压表示数为40 V,电流表的示数为1 A,故B正确,C错误;
D.电阻R2的功率P=I22R2,代入数据解得P=80W,故D正确。
故选:BD。
本题根据周期频率关系、欧姆定律、原、副线圈两端的电压比等于匝数比、电功率计算式,即可解答。
本题考查学生对周期频率关系、欧姆定律、原、副线圈两端的电压比等于匝数比、电功率计算式的掌握,难度中等。
9.【答案】AD
【解析】解:A、由图甲可得:波长λ=4m,由图乙可得:周期T=1s,故波速v=λT=4m/s,故A正确;
B、经过2s=2T,质点运动路程s=8A=1.6m,故B错误;
C、根据波向右传播可得:质点Q向上振动,故质点P先回到平衡位置,故C错误;
D、由图乙可得:t=1s时刻,质点在平衡位置向下振动;根据波向右传播,由图甲可得:x=2m处质点在平衡位置向下振动,故图乙可能是图甲x=2m处质点的振动图象,故D正确;
故选:AD。
由图甲得到波长,由图乙得到周期,即可求得波速;根据运动时间和周期的关系,由振幅求得路程;根据波的传播方向得到质点运动方向,即可判断质点回到平衡位置的先后顺序;由波的传播方向得到质点振动,再对比图乙判断图乙所示振动图象的质点。
机械振动问题中,一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向;再根据波形图得到波长和波的传播方向,从而得到波速及质点振动,进而根据周期得到路程。
10.【答案】ABC
【解析】解:AB、到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直,恒力F的方向与速度方向成钝角,如图所示:
在x′方向上根据数学知识可得:v=v0sinθ
在y′方向根据数学知识可得:v0csθ=ayt
根据牛顿第二定律有:F=may
解得:F=m v02−v2t,sinθ=vv0,
即恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧,且sinθ=vv0,故AB正确;
C、设质点从A点运动到B经历时间t1,设在v0方向上的加速度大小为a1,在垂直v0方向上的加速度大小为a2,
根据牛顿第二定律可得:
Fcsθ=ma1,
Fsinθ=ma2
根据运动学公式可得:
v0=a1t1,
vB=a2t1,
解得质点到达B点时的速度大小为vB=v0v v02−v2,故C正确;
D、ts内恒力F做功为−12m(v02−v2),故D错误。
故选:ABC。
恒力F的方向与速度方向成钝角,在x′、y′方向根据数学知识得到速度关系,根据牛顿第二定律列方程求解;根据牛顿第二定律结合运动学公式求解质点到达B点时的速度大小;根据动能定理求解t s内恒力F做功。
对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。
11.【答案】
【解析】解:(2)根据题意,连续相邻计数点的时间间隔T=5f=550s=0.1s
根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,打点计时器打下D点时的速度vD=CD+DE2T=(1.80+2.10)×10−22×0.1m/s=0.195m/s
根据逐差法可得重物的加速度为a=(DE+EF)−(BC+CD)(2T)2=[(2.10+2.40)−(1.50+1.80)]×10−2(2×0.1)2m/s2=0.30m/s2
(4)对重物和滑轮为研究对象,根据牛顿第二定律,有2F−mg=ma
可得a=2mF−g
由此可知,a−F图线的斜率为k=2m=bc
纵截距为−g=−b
所以重力加速度为g=b
滑轮和重物的质量为m=2cb
故答案为:(2)0.195;0.30;(4)b; 2cb。
(2)根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求D点速度;根据逐差法求加速度;
(4)根据牛顿第二定律求解加速度与拉力的关系,结合函数图像斜率与纵截距的含义求重力加速度和质量。
本题考查了用纸带求瞬时速度和加速度;关键是要理解实验原理,然后根据牛顿第二定律求解a−F函数表达式,要注意作用在动滑轮上的拉力的大小。
12.【答案】左 E0k r0+bE0R0k 等于 大于
【解析】解:(1)为保护电路,S与1接通前,应使滑动变阻器接入电路的阻值最大,故滑动变阻器的滑片P应置于左端。
(3)当S与1接通时,由闭合电路欧姆定律,有:E=U1R0R+U1R0(R0+r)
即:R=ER0U1−(R0+r)
同理,当S与2接通时,有R=E0R0U2−(R0+r0)
联立可得1U1=E0E1U2+r−r0ER0
结合图乙可知k=E0E,b=r−r0ER0
故E=E0k,r=r0+bE0R0k
(4)若考虑电压表的内阻,则流过电源的电流为I=UR0+URV
即I=UR并
结合(3)的分析知,电源E1的电动势为E=E0k
表明电源电动势的测量值等于真实值,据测量原理E测=I测(R+R0+r测)=E真
因I测r真
表明电源内阻的测量值大于真实值。
故答案为:(1)左;(3)E0k,r0+bE0R0k;(4)等于,大于。
(1)为保护电路,开关闭合前电路电流应最小,电阻应最大;
(3)根据闭合电路欧姆定律列方程组结合图像计算;
(4)考虑电压表的分流作用,根据欧姆定律分析。
本题考查测定电源电动势和内阻实验,要求掌握闭合电路的欧姆定律、利用图像处理问和实验误差分析。
13.【答案】解:(1)线圈产生的感应电动势为
E=BLv=0.5×0.2×8V=0.8V
根据闭合电路的欧姆定律得感应电流为
I=ER=
线圈匀速运动,拉力F的大小等于安培力,即
F=F安=BIL
解得:F=0.8N
(2)根据功能关系可知,产生的焦耳热等于克服安培力做的功,即等于拉力F做的功,所以有
Q=W=F⋅2L
代入数据解得:Q=0.32J
答:(1)所受拉力的大小F为0.8N;
(2)感应电流产生的热量Q为0.32J。
【解析】(1)根据感应电动势计算公式E=BLv求解线圈产生的感应电动势,根据闭合电路的欧姆定律计算感应电流大小,根据安培力的计算公式结合平衡条件求解拉力F的大小;
(2)根据功能关系求解感应电流产生的热量Q。
本题考查电磁感应与力、能量的结合,根据平衡条件列出方程求解拉力,分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题,根据功能关系列方程求解产生的热;第二问也可以根据焦耳定律求解。
14.【答案】解:(1)设小滑块1、2第一次碰后瞬间速度为v1与v2,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=mv1+kmv2
由机械能守恒定律有:12mv02=12mv12+12kmv22
解二次方程得:v1=−(k−1)1+kv0,v2=21+kv0
若k=2得:v1=−v03,v2=2v03
即碰后小滑块1的速度大小为v03,方向水平向左,小滑块2的速度大小为2v03,方向水平向右;
(2)假设小滑块1从高h处滑下,到曲面末端时速度为v,下滑过程由机械能守恒定律可得:mgh=12mv2
若小滑块1冲上传送带时的速度小于传送带速度,由动能定理得:μmgL=12mv02−12mv2
解得:h=v022g−μL
若小滑块1冲上传送带时的速度大于传送带速度,由动能定理得:−μmgL=12mv02−12mv2
解得:h=v022g+μL
(3)要使小滑块1和2能且只能发生两次碰撞,需要满足:v1=−(k−1)1+kv0<0
即:k>1
小滑块1再次被传送至水平面时,由运动的对称性可知其速度为−v1,发生第二次碰撞的条件是−v1>v2
即:k>3
对第二次碰撞,设碰后小滑块1、2速度分别为v′1和v′2,由动量守恒和机械能守恒得m(−v1)+kmv2=mv1′+kmv2′12mv12+12kmv22=12mv′12+12kmv′22
解得:v1′=4k−(k−1)2(1+k)2v0,v2′=4(k−1)(1+k)2v0
若v′1>0,则一定不会发生第三次碰撞;
若v1′<0,且−v1′>v2′,则会发生第三次碰撞,则由−v1′≤v2′可得:k2−10k+5≤0
解得:5−2 5≤k≤5+2 5
综合以上几种情况可得:3
(2)小滑块1下滑的高度为(v022g−μL)或(v022g+μL);
(3)k值应满足:3
(2)分两种情况:滑块1滑上传送带的速度小于和大于传送带的速度,根据动能定理求滑块1滑下时的高度;
(3)分析滑块1与滑块2发生弹性碰撞后速度规律及传送带的特点,结合发生两次及三次碰撞后的速度规律,从而得到k的取值范围。
本题是弹性碰撞和传送带模型的综合题,抓住基本规律即弹性碰撞后的速度公式,及质量相等的滑块发生弹性碰撞后交换速度的规律,进行推理可解决问题。
15.【答案】解:(1)微粒在到达A(l,l)之前做匀速直线运动,受力分析如图:
根据平衡条件,有:qE=mg;
解得:E=mgq;
(2)根据平衡条件,有:qvB= 2mg;
电场方向变化后,微粒所受重力与电场力平衡,微粒在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图:
根据牛顿第二定律,有:qvB=mv2r;
由几何关系可得:r= 2l;
联立解得:
v= 2gl;
B=mq gl;
(3)微粒做匀速直线运动的时间为:t1= 2lv= lg;
做圆周运动的时间为:t2=34π⋅ 2lv=3π4 lg,
在复合场中运动时间为:t=t1+t2=(34π+1) lg;
答:(1)电场强度E大小为mgq;
(2)磁感应强度B的大小为mq gl;
(3)粒子在复合场中的运动时间为(34π+1) lg。
【解析】(1)微粒做直线运动,受重力、电场力和洛仑兹力,由于洛仑兹力大小与速度成正比,故三力平衡,粒子做匀速直线运动,根据平衡条件列式求解;
(2)粒子运动到A(l,l)时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),电场力与重力平衡,粒子继续运动是匀速圆周运动,画出运动的轨迹,结合几何关系列式分析得到轨道半径,然后根据牛顿第二定律列式求解磁感应强度B的大小;
(3)根据公式t=θ2πT求解在磁场中的运动时间,在根据速度定义公式求解匀速的时间,相加就得到总时间。
本题关键是明确微粒受力情况和运动性质,要画出运动轨迹,造成圆心,结合几何关系求解轨道半径,不难。
2022-2023学年安徽省皖南名校教育研究会高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析): 这是一份2022-2023学年安徽省皖南名校教育研究会高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析),共17页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,简答题,计算题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年安徽省马鞍山市高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析): 这是一份2022-2023学年安徽省马鞍山市高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析),共16页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,简答题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年安徽省黄山市高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析): 这是一份2022-2023学年安徽省黄山市高二(下)期末物理试卷(含详细答案解析),共18页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,简答题等内容,欢迎下载使用。