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将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
该题主要考察了光的折射定律、全反射现象以及折射率等知识点
选项A.由图可知交流电的周期为0.02s,则频率为
故A错误;
选项B.根据图像可知电压的峰值为 根据欧姆定律可知电流的峰值
故B错误;
选项C.电流的有效值为 ,所以电阻在1s内消耗的电能为
故C错误;
选项D.根据图像可知其电压表达式为
故D正确。
故选D。
我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素,科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A,下列选项正确的是( )
正确答案
解析
本题主要考察了原子核的反应以及质量数守恒等知识点
根据核反应方程,根据质子数守恒设Y的质子数为y,则有,可得,即Y为 根据质量数守恒,则有,可得,故选C。
一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为,时的波形如图所示。时,处的质点相对平衡位置的位移为( )
正确答案
解析
本题主要考察了波的传播规律以及对波形图的理解。
详解:由图可知简谐波的波长为 所以周期为
当 时, 处的质点运动半个周期到达波峰处,故相对平衡位置的位移为0.1m。
故选B。
电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B.磁场中,边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
该题主要考察了磁通量的计算、感应电动势大小与什么因素有关以及感应电流的方向判断等。
选项A.根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0,故A错误;
选项BC.根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快,磁通量变化越快,线圈中感应电动势越大, 故BC错误;
选项D.永磁铁相对线圈下降时,根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向,故D正确。
故选D。
如图所示,在细绳的拉动下,半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管,管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧底端固定在管底,顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时,插销做匀速圆周运动。若v过大,插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力,弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止,v的最大值为( )
正确答案
解析
这道题主要考查了向心力的相关知识
由题意可知当插销刚卡紧固定端盖时弹簧的伸长量为 根据胡克定律有
插销与卷轴同轴转动,角速度相同,对插销有弹力提供向心力
对卷轴有
联立解得
故选A。
如图所示,红绿两束单色光,同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
该题主要考察了光的折射定律、全反射等知识点
题干:给出了红绿两束光同时从空气中沿同一路径以一定角度射入长方体透明均匀介质,且提到折射光束在 NP 面发生全反射,以及红光折射率小于绿光折射率等信息。
选项A.红光的频率比绿光的频率小,则红光的折射率小于绿光的折射率,在面,入射角相同,根据折射定律可知绿光在面的折射角较小,根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点,故A错误;
选项B.根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大,逐渐增大时,折射光线与面的交点左移过程中,在面的入射角先大于红光发生全反射的临界角,所以红光的全反射现象先消失,故B正确;
选项C.在面,光是从光疏介质到光密介质,无论多大,在MN面都不可能发生全反射,故C错误;
选项D.根据折射定律可知逐渐减小时,两束光在MN面折射的折射角逐渐减小,故选项D错误。故选B。
如图所示,轻质弹簧竖直放置,下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点,取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F,运动时间为t。忽略空气阻力,弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是( )
正确答案
解析
道题主要考察了重力系数、相互作用力规律、胡克定律以及对运动过程的分析等知识点,逐一分析各个选项:
选项A:木块从释放到第一次回到原朗读点的过程中,先做自由落体运动,位移y随时间t变化不是线性的,A错误。
选项B:合力F先为重力,之后接触 弹簧后合布逐渐减小,当重力等于弹力肘合力灯0:之后合力方向向上直 逐渐增犬除B正确。
选项C:根据动能定理,合力做功等 于动能的变化,合力先做正功后做负 功,动能先增大后减小,C错误。
选项D:木块下落过程中加速度先为 重力加速度g,接触弹簧后加速度逐 渐变化,不是线性变化,D错误。 放本题答案为:B
污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属圆盘置于底部、金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面。M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有( )
正确答案
解析
该题主要考查了电场的相关知识点
选项AC.根据沿着电场线方向电势降低可知M点的电势比N点的低,污泥絮体带负电,根据可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大,污泥絮体从M点移到N点,电势能减小,电场力对其做正功,故AC正确;
选项B.根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小,故B错误;
选项D. M点和P点在同一等势面上,则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能相等,结合AC选项分析可知污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大,故D错误。
故选AC。
如图所示,探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”,探测器与背罩断开连接,背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg,背罩质量为50kg,该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有( )
正确答案
解析
牛顿第二定律:用于分析“背罩分离”瞬间背罩的加速度。
匀速运动时的受力平衡:判断探测器和背罩整体下落时的受力情况。
功率的计算:计算探测器所受重力做功的功率。
黄金代换公式:通过重力加速度与行星质量、半径的关系进行相关分析。
第一宇宙速度的表达式及相关计算
选项A.在星球表面,根据
可得
行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取,可得该行星表面的重力加速度大小
故A正确;
选项B.在星球表面上空,根据万有引力提供向心力
可得星球的第一宇宙速度
行星的质量和半径分别为地球的和,可得该行星的第一宇宙速度
地球的第一宇宙速度为,所以该行星的第一宇宙速度
故B错误;
选项C.“背罩分离”前,探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动,对探测器受力分子,可知探测器与保护背罩之间的作用力
“背罩分离”后,背罩所受的合力大小为4000N,对背罩,根据牛顿第二定律
解得
故C正确;
选项D.“背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率
故D错误。
故选AC
如图所示,光滑斜坡上,可视为质点的甲、乙两个相同滑块,分别从、高度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在O处平滑相接,滑块与水平面间的动摩擦因数为,乙在水平面上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。下列说法正确的有( )
正确答案
解析
这道题主要考查了重力系数下物体的运动、动能定理、弹性碰撞等知识点。
逐一分析各选项:
选项A.两滑块在光滑斜坡上加速度相同,同时由静止开始下滑,则相对速度为0,故A正确;
选项B.两滑块滑到水平面后均做匀减速运动,由于两滑块质量相同,且发生弹性碰撞,可知碰后两滑块交换速度,即碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度,故B正确;
选项C.设斜面倾角为θ,乙下滑过程有
在水平面运动一段时间后与甲相碰,碰后以甲碰前速度做匀减速运动,乙运动的时间为
由于与有关,则总时间与有关,故C错误;
选项D.乙下滑过程有
由于甲和乙发生弹性碰撞,交换速度,则可知甲最终停止位置与不发生碰撞时乙最终停止的位置相同;则如果不发生碰撞,乙在水平面运动到停止有
联立可得
即发生碰撞后甲最终停止位置与O处相距。故D正确。
故选ABD。
下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤,请完成实验操作和计算。
(1)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是_____。图乙是实验得到纸带的一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz,则小车的加速度大小为_____(结果保留3位有效数字)。
(2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度,示数如图丙所示,图丁为局部放大图,读数为_____cm。
(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中,在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节_____。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏,装上单缝、双缝和测量头。调节测量头,并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到_____。
正确答案
(1)平衡摩擦力 2.86
(2)4.108
(3)光源 干涉条纹
解析
本题主要考察了以下知识点:“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中木板垫高的目的以及加速度的计算;游标卡尺的读数;“用双缝干涉实验测量光的波长”实验的操作步骤。例如在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中,通过垫高木板可以平衡摩擦力,而加速度的计算则涉及到打点计时器打出的纸带等知识;游标卡尺的读数需要掌握其刻度特点和读数方法;在双缝干涉实验中,要了解各实验器材的作用和调节顺序等。
(1)木板右端抬高的目的是平衡摩擦力;
小车的加速度大小
(2)游标卡尺读数为
(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中,在光具座上安装光源、遮光筒和光屏,遮光筒不可调节,打开并调节光源,使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮,取下光屏,装上、双缝和测量头,调节测量头,并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹
某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统,制作光源跟踪演示装置,实现太阳能电池板方向的调整,使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有:电源E(电动势3V)电压表和(量程均有3V和15V,内阻均可视为无穷大):滑动变阻器R:两个相同的光敏电阻和;开关S:手电筒:导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板,隔板两侧装有光敏电阻,电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路,请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表(V)间的实物图连线_____。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于_____端。用手电筒的光斜照射到和,使表面的光照强度比表面的小。
②闭合S,将R的滑片缓慢滑到某一位置。(V)的示数如图丙所示,读数为_____V,U2的示数为1.17V。由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻值_____(填“较大”或“较小”)。
③断开S。
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压,控制电动机转动。此时两电压表的示数,图乙中的电动机带动电池板_____(填“逆时针”或“顺时针”)转动,直至_____时停止转动,电池板正对手电筒发出的光。
正确答案
(1)略
(2)①. b ②. 1.60 ③. 较大
(3)①. 顺时针 ②. 转过90°
解析
本题主要考察了电路的连接、欧姆定律、光敏电阻的特性以及对实际问题的分析和理解。
在电路连接部分,需要掌握正确的连线方法;在光敏电阻阻值与光照强度关系测试中,涉及到对实验现象的观察和分析,以及根据电压值判断电阻大小;在光源跟踪测试中,需要结合实际情况,根据电压的比较来分析电动机的转动方向和最终状态,这些都需要对相关知识点有深入的理解和应用能力。
(1)电路连线如图
(2)①[1]将图甲中的R的滑片置于b端;
②[2][3]电压表量程为3V,最小刻度为0.1V,则读数为1.60V;由此可知表面光照强度较小的两端电压较大,说明表面光照强度较小的阻值较大;
(3) [1][2]由于两电压表的示数,可知光照强度较大,则说明电动机带动电池板顺时针转动,直至转过时停止转动,电池板正对手电筒发出的光
差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时,A内气体体积,B内气体压强等于大气压强,已知活塞的横截面积,,,重力加速度大小取,A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时:
(1)求B内气体压强;
(2)求A内气体体积;
(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到并保持不变,求已倒入铁砂的质量。
正确答案
(1);(2);(3)
解析
本题考察:
理想气体状态方程(包括查理定律、玻意耳定律等)。
热力学温度与摄氏温度的换算。
对物体的受力分析(在计算倒入铁砂质量时,对活塞进行受力分析)。
气体压强的概念和计算。
(1、2)假设温度降低到时,差压阀没有打开,A、B两个气缸导热良好,B内气体做等容变化,初态,
末态
根据
代入数据可得
删除A内气体做等压变化,压强保持不变,初态,
末态
根据
代入数据可得
由于
假设成立,即
(3)恰好稳定时,A内气体压强为
删除B内气体压强
此时差压阀恰好关闭,所以有
代入数据联立解得
汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。
(1)安全带能通过感应车的加速度自动锁定,其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过程中,敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a,同时顶起敏感臂,使之处于水平状态,并卡住卷轴外齿轮,锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为,敏感球的质量为m,重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值。
(2)如图乙所示,在安全气囊的性能测试中,可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点,气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律,可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量,重力加速度大小取。求:
①碰撞过程中F的冲量大小和方向;
②碰撞结束后头锤上升最大高度。
正确答案
(1);(2)①330N∙s,方向竖直向上;②
解析
该题目主要涉及到相互作用力规律、牛顿第二定律、冲量的计算等知识点。
(1)敏感球受向下的重力mg和敏感臂向下的压力FN以及斜面的支持力N,则由牛顿第二定律可知,解得
(2)①由图像可知碰撞过程中F的冲量大小
方向竖直向上;
②头锤落到气囊上时速度,与气囊作用过程由动量定理(向上为正方向)
解得v=2m/s
则上升的最大高度
如图甲所示。两块平行正对的金属板水平放置,板间加上如图乙所示幅值为、周期为的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场,右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度大小为B.一带电粒子在时刻从左侧电场某处由静止释放,在时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内,在时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场,并在时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍,粒子质量为m。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。
(1)判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q;
(2)求金属板的板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小v;
(3)求从时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中,电场力对粒子做的功W。
正确答案
(1)正电, (2)(3)
解析
这道题目主要考察了以下知识点:
带电粒子在电场中的加速和偏转,涉及到动能定理、匀变速直线运动和类平抛运动的规律。
带电粒子在磁场中的运动,包括洛伦兹力提供向心力以及圆周运动的相关知识。
电场和磁场的综合应用,需要对粒子在不同场中的运动过程进行分析和计算。
对物理图像(如交变电压图像)的理解和运用。
(1)根据带电粒子在右侧磁场中的运动轨迹结合左手定则可知,粒子带正电;粒子在磁场中运动的周期为
根据
则粒子所带的电荷量
(2)若金属板的板间距离为D,则板长粒子在板间运动时
出电场时竖直速度为零,则竖直方向
在磁场中时
其中的
联立解得
(3)带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图,由(2)的计算可知金属板的板间距离
则粒子在3时刻再次进入中间的偏转电场,在4时刻进入左侧的电场做减速运动速度为零后反向加速,在6时刻再次进入中间的偏转电场,6.5时刻碰到上极板,因粒子在偏转电场中运动时,在时间内电场力做功为零,在左侧电场中运动时,往返一次电场力做功也为零,可知整个过程中只有开始进入左侧电场时电场力做功和最后0.5时间内电场力做功,则