物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.回答非选择题时,将答案写在答题卡上.答案写在本试卷上无效.
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求.
1.某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中,在下落的某段时间内,小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f.用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置,相邻位置的时间间隔相等,如图所示,则该段时间内下列说法可能正确的是( )
A.f一直大于G B.f一直小于G C.f先小于G,后大于G D.f先大于G,后小于G
2.土星的部分卫星绕土星的运动可视为匀速圆周运动,其中的两颗卫星轨道半径分别为,且,向心加速度大小分别为,则( )
A. B. C. D.
3.一种测量液体折射率的V形容器,由两块材质相同的直角棱镜粘合,并封闭其前后两端制作而成.容器中盛有某种液体,一激光束从左边棱镜水平射入,通过液体后从右边棱镜射出,其光路如图所示.设棱镜和液体的折射率分别为,光在棱镜和液体中的传播速度分别为,则( )
A. B. C. D.
4.如图(a),一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间,并处于静止状态,其中一个视图如图(b)所示.测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍,己知重力加速度大小为g,不计所有摩擦,则球对横杆的压力大小为( )
图(a) 图(b)
A. B. C. D.
5.如图,两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内,导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等.已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流,且,则当导线框中通有顺时针方向的电流时,导线框所受安培力的合力方向( )
A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向左 D.水平向右
6.质量为的物块静置于光滑水平地面上,设物块静止时的位置为x轴零点.现给物块施加一沿x轴正方向的水平力F,其大小随位置x变化的关系如图所示,则物块运动到处,F做功的瞬时功率为( )
A. B. C. D.
7.如图,A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上,直径与弦间的夹角为.A、B两点分别放有电荷量大小为的点电荷时,C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向,则等于( )
A. B. C. D.2
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8.我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜,其科学目标之一是搜索地外文明.在宁宙中,波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射,一处是波长为的中性氢辐射,另一处是波长为的羟基辐射.在真空中,这两种波长的辐射相比,中性氢辐射的光子( )
A.频率更大 B.能量更小 C.动量更小 D.传播速度更大
9.如图,一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管,管中一光滑小球将瓶中气体密封,且小球处于静止状态,装置的密封性、绝热性良好.对小球施加向下的力使其偏离平衡位置,在时由静止释放,小球的运动可视为简谐运动,周期为T.规定竖直向上为正方向,则小球在时刻( )
A.位移最大,方向为正 B.速度最大,方向为正
C.加速度最大,方向为负 D.受到的回复力大小为零
10.如图,间距为L的两根金属导轨平行放置并固定在绝缘水平桌面上,左端接有一定值电阻R,导轨所在平面存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场.质量为m的金属棒置于导轨上,在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动,一段时间后撤去水平拉力,金属棒最终停在导轨上.已知金属棒在运动过程中,最大速度为v,加速阶段的位移与减速阶段的位移相等,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计摩擦及金属棒与导轨的电阻,则( )
A.加速过程中通过金属棒的电荷量为 B.金属棒加速的时间为
C.加速过程中拉力的最大值为 D.加速过程中拉力做的功为
三、非选择题:本题共5小题,共57分.
11.(5分)
智能手机内置很多传感器,磁传感器是其中一种.现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件,利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度.主要步骤如下:
图(a) 图(b)
(1)在长直木条内嵌入7片小磁铁,最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图(a)所示.
(2)开启磁传感器,让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器,然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落.
(3)以木条释放瞬间为计时起点,记录下各小磁铁经过传感器的时刻,数据如下表所示:
0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
(4)根据表中数据,在答题卡上补全图(b)中的数据点,并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的图线.
(5)由绘制的图线可知,下落高度随时间的变化是__________(填“线性”或“非线性”)关系.
(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的平方的函数关系式为.据此函数可得重力加速度大小为__________.(结果保留3位有效数字)
12.(10分)
某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律,探测温度控制室内的温度.选用的器材有:
热敏电阻;
电流表(内阻为,满偏电流为);
定值电阻R(阻值为);
电阻箱(阻值);
电源E(电动势恒定,内阻不计);
单刀双掷开关、单刀单掷开关;导线若干.
请完成下列步骤:
图(a) 图(b) 图(c)
(1)该小组设计了如图(a)所示的电路图.根据图(a),在答题卡上完成图(b)中的实物图连线.
(2)开关开,将电阻箱的阻值调到__________(填“最大”或“最小”).开关接1,调节电阻箱,当电阻箱读数为时,电流表示数为.再将改接2,电流表示数为,断开.得到此时热敏电阻的阻值为__________Ω.
(3)该热敏电阻阻值随温度t变化的曲线如图(c)所示,结合(2)中的结果得到温度控制室内此时的温度约为__________℃.(结果取整数)
(4)开关接1,闭合,调节电阻箱,使电流表示数为.再将改接2,如果电流表示数为,则此时热敏电阻__________(用k表示),根据图(c)即可得到此时温度控制室内的温度.
13.(9分)
制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一.某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律,把水火箭的塑料容器竖直固定,其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口,B是气压计,如图(a)所示.在室温环境下,容器内装入一定质量的水,此时容器内的气体体积为,压强为,现缓慢充气后压强变为,不计容器的容积变化.
图(a) 图(b)
(1)设充气过程中气体温度不变,求充入的气体在该室温环境下压强为时的体积.
(2)打开喷水口阀门,喷出一部分水后关闭阀门,容器内气体从状态M变化到状态N,其压强p与体积V的变化关系如图(b)中实线所示,已知气体在状态N时的体积为,压强为.求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比.
(3)图(b)中虚线是容器内气体在绝热(既不吸热也不放热)条件下压强p与体积V的变化关系图线,试判断气体在图(b)中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热.(不需要说明理由)
14.(14分)
如图,边长为L的正方形区域及矩形区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与边平行的匀强电场,右边有一半径为 且与相切的圆形区域,切点为的中点,该圆形区域与区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动,经边的中点进入区域,并沿直线通过该区域后进入圆形区域.所有区域均在纸面内,粒子始终在该纸面内运动,不计粒子重力.求:
(1)粒子沿直线通过区域时的速度大小;
(2)粒子的电荷量与质量之比;
(3)粒子射出圆形区域时速度方向与进入圆形区域时速度方向的夹角.
15.(19分)
如图,半径为的四分之一光滑圆轨道固定在竖直平面内,其末端与水平地面相切于P点,的长度.一长为的水平传送带以恒定速率逆时针转动,其右端与地面在M点无缝对接.物块a从圆轨道顶端由静止释放,沿轨道下滑至P点,再向左做直线运动至M点与静止的物块b发生弹性正碰,碰撞时间极短.碰撞后b向左运动到达传送带的左端N时,瞬间给b一水平向右的冲量I,其大小为.以后每隔给b一相同的瞬时冲量I,直到b离开传送带.己知a的质量为的质量为,它们均可视为质点.a、b与地面及传送带间的动摩擦因数均为,取重力加速度大小.求:
(1)a运动到圆轨道底端时轨道对它的支持力大小;
(2)b从M运动到N的时间;
(3)b从N运动到M的过程中与传送带摩擦产生的热量.