2020-2021学年辽宁省协作校高二(下)期末物理试卷
一、单项选择题:本题共8小题每小题4分,共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(4分)下列关于原子物理知识的表述正确的是( )
A.→+是α衰变
B.裂变产生的钡原子核的比结合能比的比结合能大
C.天然放射性现象的发现使人们认识到原子是可以再分的
D.放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态有关
2.(4分)分子间引力和斥力大小随分子间距离变化的图像如图所示。两图像交点为e,e点的横坐标为r1,下列表述正确的是( )
A.曲线cd表示引力随分子间距离变化的图线
B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力,这是气体分子间的平均距离小于r1导致的
C.当分子间距离由r1逐渐变为r2的过程中,分子势能增加
D.当分子间距离由r1逐渐变为r2的过程中,分子势能减小
3.(4分)关于甲、乙、丙、丁四幅图说法正确的是( )
A.图甲是光线通过小圆孔得到的衍射图样
B.图乙是医学上用光导纤维制成的内窥镜,它可以用来检查人体器官内部病变情况,利用线的是光的衍射原理
C.图丙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
D.图丁中的M、N是偏振片,P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时光屏P上的光亮度会发生变化,此现象表明光波是一种横波
4.(4分)现代的激光打印机都是自动进纸的,有一种进纸原理如图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸进纸时滚轮以竖直向下的力压在第一张白纸上,并沿逆时针方向匀速转动确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1,白纸之间白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2。不考虑静电力的影响,下列说法正确的是( )
A.滚轮对第一张白纸的摩擦力方向向左
B.若μ1<μ2则打印机不能实现自动进纸
C.除最上面第一、二张白纸外越向下白纸之间的摩擦力越大
D.进纸过程中除最上面第一、二张白纸外其它纸之间均没有摩擦力
5.(4分)一定质量的理想气体按a→b→c→a的顺序经历一系列状态变化,其p﹣t图像如图所示。图中bc线段与纵轴平行,ab线段与纵轴垂直。气体在状态变化过程中下列叙述正确的是( )
A.b→c过程气体体积增加
B.b→c过程气体不放热也不吸热
C.a→b过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加
D.a→b过程气体对外界做的功小于b→c过程外界对气体做的功
6.(4分)一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示,圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,小球做受迫振动。圆盘静止时,让小球做简谐运动(以竖直向上为正方向)。下列说法正确的是( )
A.乙图中,t=1s到t=2s小球所受的回复力增加,且方向为x轴正向
B.乙图中,t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C.若圆盘以30r/min匀速转动,小球振动达到稳定时其振动的周期为4s
D.若圆盘以30/min匀速转动,欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小
7.(4分)如图所示,两个内壁光滑的导热气缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、B两部分气体。下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积,现使环境温度降低10℃,下列说法正确的是( )
A.活塞下降 B.活塞上升
C.活塞静止不动 D.不能确定
8.(4分)某人从同一点P以相同的速度先后竖直向上抛出两小球A、B,两球的v﹣t图像分别如图中A、B所示,不计空气阻力2。下列说法正确的是( )
A.B球上升0.15m时和A球相遇
B.若抛出两球的时间差合适,A球可以在上升过程中和B相遇
C.t=0.2s和t=0.3s时,两球的间距相等
D.t=0到t=0.3s,A球运动的平均速度大小为
二、多项选择题。本题共4小题每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分选对但不全的得2分有选错的得0分。
(多选)9.(4分)在同一均匀介质中,位于x=﹣5m处的振源P和x=3m处的振源Q分别发出甲、乙两列简谐横波。甲波沿x轴正方向传播,乙波沿x轴负方向传播。t=0时刻甲、乙两列波分别到达x=﹣2m和x=0处,则( )
A.乙波的传播速度为4m/s
B.x=﹣1m处质点的起振方向是y轴负方向
C.t=0.5s时,平衡位置位于x=﹣0.5m处的质点位移为10cm
D.0到0.75s,x=﹣2m处的质点运动的路程为100cm
(多选)10.(4分)如图所示,甲图为研究光电效应规律的实验装置,乙图为用a、b、c三种光分别照射装置甲得到的三条电流表与电压表示数关系的曲线,以下说法正确的是( )
A.若b光为紫光,c光可能是绿光
B.b光的光强大于c光的光强
C.若b光光子能量为11ev,用它直接照射大量处于基态的氢原子,可使其跃迁
D.若b光光子能量为2.55eV,用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子氢原子可以产生6种不同频率的光
(多选)11.(4分)如图所示,有一透明圆柱体,横截面半径为R=10cm,与圆柱体左端面距离d=4m的A点处有一点光源,点光源向各个方向发射红光( )
A.红光在圆柱体中的折射率为
B.红光在圆柱体中的折射率
C.若改用紫光照射,则从题中所述r=8cm圆内射入圆柱体的光线能全部从圆柱体右端面射出
D.若改用紫光照射则从题中所述r=8cm圆内射入圆柱体的光线有一部分会从圆柱体侧面射出
(多选)12.(4分)水平传感器可以测量器械摆放所处的水平角度,属于角度传感器的一种,其作用就是测量载体的水平度,其半径略小于三角形内接圆的半径。在三角形的每条边上都有压力传感器,分别测量小球对三边压力的大小。根据压力的大小( )
A.当模型顺时针转过45°角时AC边上的压力为mg
B.BC边所受压力的最大值为mg
C.BC边所受压力的最大值为mg
D.球对AC边的压力先增大后减小
三、非选择题:本题共5小题,共52分。
13.(6分)甲乙两组同学用不同的方法验证“力的平行四边形定则”。
(1)甲组同学用两个弹簧测力计将橡皮筋拉到O点两弹簧测力计读数分别为F1和F2。再用一个弹簧测力计将橡皮筋也拉到O点弹簧测力计的读数为F。通过作图法验证平行四边形定则时,符合实际情况的是 图。
(2)乙组同学利用的是如图所示的装置。三个细线套L1、L2、L3一端共同系于一个结点另一端分别系于重物M和轻质弹簧测力计A、B上,A挂于固定点P。手持B拉动细线,使结点静止于O点。
①实验时除了需要记录重物M的重力两弹簧测力计的读数、O点的位置外还需要记录 。
②关于乙组同学的实验下列表述正确的是 。
A.三个细线套应与竖直木板平面平行
B.改变拉力重复实验每次都要使结点处于同一位置
C.细线套L1、L2和L3应适当长一些
D.在实验前不需要校准弹簧测力计只需要将两个测力计对拉若二者读数相等即可使用
14.(8分)(1)某实验小组利用电磁打点计时器做“探究匀变速直线运动”的实验。
该小组按如图1组装好器材,正准备闭合电键释放小车。请改正该图中的两处错误或不妥之处:
① ;
② 。
(2)改正错误后该小组同学开始研究小车做匀变速直线运动的规律。从纸带上打出的点中选取某点O为参考点,再从某个合适的点开始在纸带上依次标记A、B、C、D四个计数点(相邻两计数点之间还有1个点未画出)。如图2所示,纸带被污染,仅保留了O、A、C、D四个点A=71.0mm、sC=190.2mm、sD=260.3mm。若电源频率f=50Hz,则小车的加速度表达式为 (用sA、sC、sD和f表示)。打下B点时小车的速度v= m/s(保留两位小数)。
(3)如果当时电网中交变电流的实际频率是f=51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值 实际值(选填:“大于”、“小于”或“等于”)。
15.(10分)A、B两辆汽车在彼此平行的两条水平路面上沿同一方向做匀减速直线运动,A车的加速度大小为aA=2.5m/s2,B车的加速度大小为aB=2m/s2。某时刻A车速度vA=20m/s,B车速度vB=15m/s,A车在B车后面d=24m处。问:两车能否相遇请通过计算说明理由。
16.(12分)如图所示,一内壁光滑的导热圆柱形气缸静止在地面上。气缸内部有卡环,卡环上方放有一轻质活塞和一个物块2。气缸内封闭有体积为600cm3的一定质量的理想气体,气体的温度为270K。现对气缸缓慢加热,当缸内气体温度上升到300K时活塞恰好离开卡环,气体从外界吸收了42J的热量。大气压强,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物块的质量;
(2)温度为270K时气体的压强。
17.(16分)如图所示两个形状完全相同的光滑圆弧形槽A,B放在足够长的光滑水平面上。两槽相对放置,B槽的质量为M。另一质量为m可视为质点的小球,从A槽P点的正上方Q处由静止释放,PQ=R,重力加速度为g。求:
(1)小球第一次运动到最低点时槽A和小球的速度大小;
(2)若要使小球上升的最大高度为距离地面h=R,M和m应满足怎样的质量关系;
(3)若小球从B上滑下后还能追上A求M,m所满足的质量关系。
2020-2021学年辽宁省协作校高二(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题:本题共8小题每小题4分,共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(4分)下列关于原子物理知识的表述正确的是( )
A.→+是α衰变
B.裂变产生的钡原子核的比结合能比的比结合能大
C.天然放射性现象的发现使人们认识到原子是可以再分的
D.放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态有关
【解答】解:A、α衰变会放射出α粒子(),可知该衰变为β衰变;
B、由于重核的裂变过程存在质量亏损,所以的比结合能大;
C、电子的发现使人们认识到原子具有复杂结构,而天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构;
D、半衰期的大小由原子核内部因素决定,故D错误。
故选:B。
2.(4分)分子间引力和斥力大小随分子间距离变化的图像如图所示。两图像交点为e,e点的横坐标为r1,下列表述正确的是( )
A.曲线cd表示引力随分子间距离变化的图线
B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力,这是气体分子间的平均距离小于r1导致的
C.当分子间距离由r1逐渐变为r2的过程中,分子势能增加
D.当分子间距离由r1逐渐变为r2的过程中,分子势能减小
【解答】解:A、在F﹣r图像中,所以ab为引力曲线,故A错误;
B、气体分子的距离比较大,压缩气体时,这是由于压强增大的缘故;
CD、由图像可知1时,分子引力和斥力相等,r1为平衡位置,分子势能最小2逐渐变为r2的过程中,分子势能增加,故D错误;
故选:C。
3.(4分)关于甲、乙、丙、丁四幅图说法正确的是( )
A.图甲是光线通过小圆孔得到的衍射图样
B.图乙是医学上用光导纤维制成的内窥镜,它可以用来检查人体器官内部病变情况,利用线的是光的衍射原理
C.图丙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
D.图丁中的M、N是偏振片,P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时光屏P上的光亮度会发生变化,此现象表明光波是一种横波
【解答】解:
A.图甲是光线通过不透光的圆板上得到的衍射图样,故A错误;
B.医学上用光导纤维制成内窥镜,用来检查人体内脏器官的内部,故B错误;
C.图丙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凹陷的;
D.图丁中的M、N是偏振片。当M固定不动缓慢转动N时光屏P上的光亮度会发生变化,此现象表明光波是一种横波;
故选:D。
4.(4分)现代的激光打印机都是自动进纸的,有一种进纸原理如图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸进纸时滚轮以竖直向下的力压在第一张白纸上,并沿逆时针方向匀速转动确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1,白纸之间白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2。不考虑静电力的影响,下列说法正确的是( )
A.滚轮对第一张白纸的摩擦力方向向左
B.若μ1<μ2则打印机不能实现自动进纸
C.除最上面第一、二张白纸外越向下白纸之间的摩擦力越大
D.进纸过程中除最上面第一、二张白纸外其它纸之间均没有摩擦力
【解答】解:A、第一张纸相对于滚轮的运动趋势方向向左,故A错误;
B、若要自动进纸,则有μ1>μ2,否则,打印机不能实现自动进纸;
CD、除最上面第一,向下白纸处于静止状态、第4张和第4张白纸整体,根据平衡条件可知向下白纸之间的摩擦力大小都等于第一张白纸对第二张白纸的滑动摩擦力大小。
故选:B。
5.(4分)一定质量的理想气体按a→b→c→a的顺序经历一系列状态变化,其p﹣t图像如图所示。图中bc线段与纵轴平行,ab线段与纵轴垂直。气体在状态变化过程中下列叙述正确的是( )
A.b→c过程气体体积增加
B.b→c过程气体不放热也不吸热
C.a→b过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加
D.a→b过程气体对外界做的功小于b→c过程外界对气体做的功
【解答】解:AB、由图可知b→c过程为等温变化,根据玻意耳定律pV=C可知,体积V减小,根据热力学第一定律可得ΔU=Q+W,可知b→c过程气体放出热量;
C、由图可知a→b为等压变化,根据盖—吕萨克定律可知体积变大,温度升高,则气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少;
D、由图知c→a为等容变化,而a→b过程气体压强不变,根据W=pΔV可知,故D正确。
故选:D。
6.(4分)一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示,圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,小球做受迫振动。圆盘静止时,让小球做简谐运动(以竖直向上为正方向)。下列说法正确的是( )
A.乙图中,t=1s到t=2s小球所受的回复力增加,且方向为x轴正向
B.乙图中,t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C.若圆盘以30r/min匀速转动,小球振动达到稳定时其振动的周期为4s
D.若圆盘以30/min匀速转动,欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小
【解答】解:A、以竖直向上为正方向,则所受的回复力减小,故A错误;
B、t=2s到t=3s小球从平衡位置向最高点振动,则弹簧弹性势能一直减小或先减小后增大;
C、若圆盘以30r/min匀速转动,小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动的周期2s;
D、若圆盘正以30r/min匀速转动时驱<T固=7s,欲使小球振幅增加则要增大驱动力的周期,故D正确;
故选:D。
7.(4分)如图所示,两个内壁光滑的导热气缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、B两部分气体。下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积,现使环境温度降低10℃,下列说法正确的是( )
A.活塞下降 B.活塞上升
C.活塞静止不动 D.不能确定
【解答】解:初态时,对“工”字形活塞整体受力分析可知:pASA+M工g+p0SB=pBSB+p0SA
对上面气缸受力分析有pASA=p5SA+M上缸g
末态时,对“工”字形活塞整体受力分析有pA′SA+M工g+p0SB=pB′SB+p0SA
对上面气缸受力分析有pA′SA=p8SA+M上缸g
联立方程,解得pA′=pA,pB′=pB
对A、B气体,
因温度降低,pA′=pA,pB′=pB,则VA′、VB′均变小,由于下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积,上面气缸下降、B气体体积均变小,BCD错误。
故选:A。
8.(4分)某人从同一点P以相同的速度先后竖直向上抛出两小球A、B,两球的v﹣t图像分别如图中A、B所示,不计空气阻力2。下列说法正确的是( )
A.B球上升0.15m时和A球相遇
B.若抛出两球的时间差合适,A球可以在上升过程中和B相遇
C.t=0.2s和t=0.3s时,两球的间距相等
D.t=0到t=0.3s,A球运动的平均速度大小为
【解答】解:A.设小球A上升0.15m时所需时间为t1,则,代入数据解得t1=0.8s或t1=0.7s;由图像可知t1=0.5s时,B球开始上抛,t1=0.6s时,B球在最高处,故A错误。
B.根据v﹣t图可知小球A上升的时间为0.2s,由面积法、B的位移没有相等的时刻,小球不可能相遇。
C.在t=3.2s时,小球A在最高处,小球B上升高度h=;在t=0.3s时,小球B在最高处H=6.2m,故C正确。
D.在t=0到t=6.3s,A球的位移x=0.15m,故D错误。
故选:C。
二、多项选择题。本题共4小题每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分选对但不全的得2分有选错的得0分。
(多选)9.(4分)在同一均匀介质中,位于x=﹣5m处的振源P和x=3m处的振源Q分别发出甲、乙两列简谐横波。甲波沿x轴正方向传播,乙波沿x轴负方向传播。t=0时刻甲、乙两列波分别到达x=﹣2m和x=0处,则( )
A.乙波的传播速度为4m/s
B.x=﹣1m处质点的起振方向是y轴负方向
C.t=0.5s时,平衡位置位于x=﹣0.5m处的质点位移为10cm
D.0到0.75s,x=﹣2m处的质点运动的路程为100cm
【解答】解:A.乙波的波长为λ=2m,乙波的传播速度v=λf=2×5m/s=4m/s。
B.x=﹣1m处是振动加强点,,根据“同侧法”可知,所以两列波同时达到x=﹣4m处,故B错误。
C.周期,两列波到达x=﹣6.5m的路程差Δr=1.8m﹣0.5m=6.0m=,甲波到达x=﹣0.5m处所用的时间,两者相差,这段时间内质点的位移为52﹣A1=20cm﹣10cm=10cm,合振动方向沿y轴正方向,质点从平衡位置开始向上振动后,这段时间内的为为零,平衡位置位于x=﹣0.6m处的质点位移为0cm。
D.乙波传到x=﹣2m处所用的时间=T,该质点通过的路程s7=4A1=3×10m=40m;由于两列波早到x=﹣2m的路程差Δr′=2m=λ,当乙波到达x=﹣5m处后1+A2=10cm+20cm=30cm,质点的振动时间2=7A=2×30cm=60cm,所以0到6.75s1+s2=40m+60m=100cm,故D正确。
故选:AD。
(多选)10.(4分)如图所示,甲图为研究光电效应规律的实验装置,乙图为用a、b、c三种光分别照射装置甲得到的三条电流表与电压表示数关系的曲线,以下说法正确的是( )
A.若b光为紫光,c光可能是绿光
B.b光的光强大于c光的光强
C.若b光光子能量为11ev,用它直接照射大量处于基态的氢原子,可使其跃迁
D.若b光光子能量为2.55eV,用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子氢原子可以产生6种不同频率的光
【解答】解:A、由图乙可知,则b的频率等于c的频率,故A错误;
B、由图乙可知,则b光的光照强度一定大于c光的光照强度;
C、若b光光子能量为11eV,若氢原子吸收该光子
E=E1+ΔE=﹣13.6eV+11eV=﹣6.6eV
氢原子没有该能级,所以不能使其跃迁;
D、若b光光子能量为2.55eV,能量值最大可以达到:
E=ΔE+E5=2.55eV﹣3.2eV=﹣0.85eV=E4
即可以使氢原子跃迁到n=5的能级;当大量的处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时=6种不同频率的光。
故选:BD。
(多选)11.(4分)如图所示,有一透明圆柱体,横截面半径为R=10cm,与圆柱体左端面距离d=4m的A点处有一点光源,点光源向各个方向发射红光( )
A.红光在圆柱体中的折射率为
B.红光在圆柱体中的折射率
C.若改用紫光照射,则从题中所述r=8cm圆内射入圆柱体的光线能全部从圆柱体右端面射出
D.若改用紫光照射则从题中所述r=8cm圆内射入圆柱体的光线有一部分会从圆柱体侧面射出
【解答】解:AB.由题意可知,如图所示
光线AB从圆柱体左端面射入,其折射光BD射到柱面D点恰好发生全反射,则有sini=
由折射定律得n=
光线BD在柱面D点恰好发生全反射,设临界角为C
根据几何知识得sinθ=cosC
联立方程,解得n=
故A错误,B正确;
CD.若改用紫光照射,透明圆柱体对紫光的折射率更大,根据sinC=,紫光到达柱面上时,发生全反射,故C正确。
故选:BC。
(多选)12.(4分)水平传感器可以测量器械摆放所处的水平角度,属于角度传感器的一种,其作用就是测量载体的水平度,其半径略小于三角形内接圆的半径。在三角形的每条边上都有压力传感器,分别测量小球对三边压力的大小。根据压力的大小( )
A.当模型顺时针转过45°角时AC边上的压力为mg
B.BC边所受压力的最大值为mg
C.BC边所受压力的最大值为mg
D.球对AC边的压力先增大后减小
【解答】解:对三角形内部的小球受力分析,如图所示:
由几何关系,随着角θ从0°到120°增大的过程中,且
α+θ=120°
所以角β也保持不变
β=60°
由平衡条件和正弦定理得:==
AD、球对AC边的压力为F'AC=FAC=Gsinθ
转动过程中,角θ从0°增大到120°,则球对AC边的压力先增大后减小,F'AC=mg
故AD正确;
BC、球对BC边的压力F'BC=FBC=Gsin(120°﹣θ)
转动过程中,角θ从0°增大到120°,则球对BC边的压力先增大后减小,F'BC最大,最大值为F'BC=G
故B错误,C正确;
故选:ACD。
三、非选择题:本题共5小题,共52分。
13.(6分)甲乙两组同学用不同的方法验证“力的平行四边形定则”。
(1)甲组同学用两个弹簧测力计将橡皮筋拉到O点两弹簧测力计读数分别为F1和F2。再用一个弹簧测力计将橡皮筋也拉到O点弹簧测力计的读数为F。通过作图法验证平行四边形定则时,符合实际情况的是 D 图。
(2)乙组同学利用的是如图所示的装置。三个细线套L1、L2、L3一端共同系于一个结点另一端分别系于重物M和轻质弹簧测力计A、B上,A挂于固定点P。手持B拉动细线,使结点静止于O点。
①实验时除了需要记录重物M的重力两弹簧测力计的读数、O点的位置外还需要记录 细线套的方向 。
②关于乙组同学的实验下列表述正确的是 AC 。
A.三个细线套应与竖直木板平面平行
B.改变拉力重复实验每次都要使结点处于同一位置
C.细线套L1、L2和L3应适当长一些
D.在实验前不需要校准弹簧测力计只需要将两个测力计对拉若二者读数相等即可使用
【解答】解:(1)实际测量的合力应与橡皮筋在同一条直线上,即F与橡皮筋在同一条直线上,即由平行四边形定则作出的为F',D正确;
故选:D。
(2)①实验中除了需要记录弹簧测力计的示数外,还需要记录细线套的方向;
②A.细绳套应与竖直木板平面平行,这样才能确保力的大小准确性;
B.当结点位置确定时,弹簧测力计和重物重力均确定,重复实验时,故B错误;
C.细绳套L1、L2和L4适当长一些,在确定拉力方向时可以减小误差;
D.弹簧测力计是测出力的大小,所以要准确必须在测之前校零。
故选:AC。
故答案为:(1)D;(2)①细线套的方向。
14.(8分)(1)某实验小组利用电磁打点计时器做“探究匀变速直线运动”的实验。
该小组按如图1组装好器材,正准备闭合电键释放小车。请改正该图中的两处错误或不妥之处:
① 图中打点计时器使用的直流电源,电磁打点计时器要使用低压交流电源 ;
② 应调整滑轮高度使细线与桌面平行 。
(2)改正错误后该小组同学开始研究小车做匀变速直线运动的规律。从纸带上打出的点中选取某点O为参考点,再从某个合适的点开始在纸带上依次标记A、B、C、D四个计数点(相邻两计数点之间还有1个点未画出)。如图2所示,纸带被污染,仅保留了O、A、C、D四个点A=71.0mm、sC=190.2mm、sD=260.3mm。若电源频率f=50Hz,则小车的加速度表达式为 a= (用sA、sC、sD和f表示)。打下B点时小车的速度v= 1.49 m/s(保留两位小数)。
(3)如果当时电网中交变电流的实际频率是f=51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值 小于 实际值(选填:“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:(1)①图中打点计时器使用的直流电源,电磁打点计时器要使用低压交流电源;
②应调整滑轮高度使细线与桌面平行。
(2)若电源频率f=50Hz,每隔0.02s打一个点,故相邻两计数点之间的时间间隔为
根据公式Δx=aT2有
CD﹣BC=aT4
CD﹣AB=2aT2
两式相加,可得:
6CD﹣AC=3aT2
其中CD=sD﹣sC=260.4mm﹣190.2mm=70.1mm
AC=sC﹣sA=190.2mm﹣71.0mm=119.2mm
联立解得,小车加速度表达式为
a=
匀变速直线运动中,某段时间中间时刻的瞬间速度等于这段时间内的平均速度
(3)根据a=可知,而做实验的同学并不知道,则加速度的测量值小于实际值。
故答案为:(1)①图中打点计时器使用的直流电源,电磁打点计时器要使用低压交流电源;(2)a=;(3)小于
15.(10分)A、B两辆汽车在彼此平行的两条水平路面上沿同一方向做匀减速直线运动,A车的加速度大小为aA=2.5m/s2,B车的加速度大小为aB=2m/s2。某时刻A车速度vA=20m/s,B车速度vB=15m/s,A车在B车后面d=24m处。问:两车能否相遇请通过计算说明理由。
【解答】解:设两车速度相等时,时间为tA﹣aAt=vB﹣aBt
代入数据解得:t=10s
A减速为0的时间为tA==s=8s
B减速为0的时间为tB==s=7.5s
则两车在停止之前不能共速,B车在4.5s内的位移为xB=vBtB=×15×7.5m=56.25m
A车在8s内的位移为xA=vAtA=×20×8m=80m
xA<xB+d
则两车不能够相遇。
答:两车不能够相遇。
16.(12分)如图所示,一内壁光滑的导热圆柱形气缸静止在地面上。气缸内部有卡环,卡环上方放有一轻质活塞和一个物块2。气缸内封闭有体积为600cm3的一定质量的理想气体,气体的温度为270K。现对气缸缓慢加热,当缸内气体温度上升到300K时活塞恰好离开卡环,气体从外界吸收了42J的热量。大气压强,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物块的质量;
(2)温度为270K时气体的压强。
【解答】解:(1)活塞离开卡环继续加热,活塞缓慢上升的过程中,根据盖—吕萨克定律可得
代入数据,解得
根据热力学第一定律可得ΔU=Q+W
其中ΔU=30J,Q=42J
解得W=﹣12J
又有|W|=p2ΔV=p2(V5﹣V1)
代入数据,解得
对活塞及物块整体受力分析,由平衡条件可得p3S=p0S+Mg
联立方程,代入数据解得M=4kg
(2)当气缸内气体温度上升到300K时活塞恰好离开卡环的过程中,气缸内气体发生等容变化
解得
答:(1)物块的质量为4kg;
(2)温度为270K时气体的压强为1.08×107Pa。
17.(16分)如图所示两个形状完全相同的光滑圆弧形槽A,B放在足够长的光滑水平面上。两槽相对放置,B槽的质量为M。另一质量为m可视为质点的小球,从A槽P点的正上方Q处由静止释放,PQ=R,重力加速度为g。求:
(1)小球第一次运动到最低点时槽A和小球的速度大小;
(2)若要使小球上升的最大高度为距离地面h=R,M和m应满足怎样的质量关系;
(3)若小球从B上滑下后还能追上A求M,m所满足的质量关系。
【解答】解:(1)小球第一次沿槽A下滑过程,小球与A组成的系统水平方向动量守恒0,vA。以向右为正方向,则有:
mv0﹣2mvA=0
由机械能守恒定律得:
2mgR=mv03+×5mvA2
解得:v0=,vA=;
(2)小球沿槽B上滑过程,小球与B组成的系统水平方向动量守恒B。以向右为正方向,则有:
mv2=(m+M)vB
由机械能守恒定律得:
mgh=mv42﹣(m+M)vB2
已知:h=R
解得:M=2m;
(3)设小球从B上滑下后的速度大小为v1,则需满足:v1>vA=
小球从滑上槽B到离开的过程,小球与B组成的系统水平方向动量守恒,则有:
﹣mv5=mv1﹣MvB1
由机械能守恒定律得:
mv04=mv42+MvB12
解得:M>3m。
答:(1)小球第一次运动到最低点时槽A和小球的速度大小分别为,;
(2)M和m应满足怎样的质量关系为M=5m;
(3)M,m所满足的质量关系为M>3m。