莲塘第一中学物理练习卷十
一、选择题(本题共 10 小题,1~7 题只有一个选项符合题目要求,选对得 4 分;8~10 题有多项符合题目要求,全部选对得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错或不答得 0 分。)
1 .如图所示两本书逐页交叉叠放,发现两位同学很难水平拉开。若改变书本的整体状态,以下哪种情况最不容易被拉开( )
A .将叠放的两本书竖直立在桌面上,沿水平方向拉动
B .将叠放的两本书水平放置在相对光滑的桌面上,沿水平方向拉动
C .将叠放的两本书共同自由释放,在它们下落的过程中尝试水平拉开
D .将叠放的两本书共同竖直向上抛出,在它们上升的过程中尝试水平拉开
2 .张灯结彩让春节有仪式感,也烘托节日快乐的氛围。两个形状相同质量不同( m1 > m2 )的灯笼 1 和 2,用轻绳悬挂,在水平恒定的风吹动下,灯笼稳定时的情况可能是( )
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A.
C.
B.
D.
3 .一般的曲线各个位置的弯曲程度不一样,但在研究时,可以把这条曲线分割为许多很短的小段,质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。如图所示, 竖直平面上有一段
固定曲线轨道 abcd,轨道最低点 b 处和最高点c 处的曲率半径分别为 1m 和 2m 。一质量为1kg 的物体(可视为质点)从 a 处上侧进入轨道,运动至 b 处时速率为 v,对轨道的压力为46N,重力加速度g = 10m/s2 ;若物体从 d 处下侧进入轨道,运动至 c 处时速率仍为 v,则物体在 c 处时对轨道的压力为( )
A .2N B .4N C .6N D .8N
4 .耸立的柱形景观灯,是在横截面半径为 r 的圆柱体上,沿竖直方向等间距安装有若干条线状光源,然后再紧扣上厚度为( -1) r 、折射率为 2 的透光罩,俯视如图。则一条线光源发出的光穿过透光罩时,能照亮透光罩(横截面上)的长度占其周长的(不考虑光的多次反射)( )
1 1 1 1
A . B . C . D .
16 12 8 6
5 .图甲所示的是恒温式热线风速仪的结构示意图,将一根细金属丝置于圆柱形通道内,设定其工作温度恒为 T1。风速仪正常工作时,接通电路,金属丝升温到 T1,风流过通道,会带走部分热量,风速仪通过控制电路改变流过金属丝的电流维持金属丝的温度 T1 不变。风速仪通过测量金属丝两端的电压、进入通道时风的温度 t0,从而实现对风速的测量。已知风速越大,金属丝与风的温度之差越大,单位时间内风带走的热量越多。金属丝电阻 R 随温度 t 变化的关系如图乙所示。假设空气密度始终不变,下列说法正确的是( )
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A .当 t0 不变,所测风速增大时,金属丝两端的电压减小
B .当风速不变,t0 越高时,金属丝两端的电压越大
C .若风速仪测得的电压和 t0 均变大,可判断风速变大
D .若工作温度 T1 增大,风速仪测得的电压和 t0 均不变,可判断风速变大
6.操场上某同学向上释放一气球(可视为质点),气球以v =4m/s 的速度匀速竖直上升,经过 Δt = 6.8s 后,该同学又用玩具弹弓在同一位置处竖直向上发射一枚初速度为v0 = 26m/s 的
弹丸,不计空气阻力,取g = 10m/s2 。弹丸射出后, 再过2.2s 时的状态描述正确的是( )
A .刚好击中气球 B .与气球相距最近 C .恰运动到最高点 D .正在向下运动
7 .科幻作家刘慈欣在作品《地球大炮》中写道:阿根廷是地球上与中国相距最远的一个国家,为了两国更好地交流,只需从中国挖一条通过地心贯穿地球的隧道就行了。“地球隧道”这一奇妙的幻想受到广泛关注。已知在质量分布均匀的球壳内部,该球壳对任意一点处的质点的万有引力合力为零。为了方便, 地球可以视作一个质量分布均匀的球体,且不考虑地球自转。若质量为 m 的物体从地球表面由静止掉入洞中,且假设在洞中运动时受到的摩擦力忽略不计,关于该物体的运动下列说法正确的是( )
A .小球在隧道中作匀加速直线运动
B .小球在隧道中运动到球心位置后返回
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C .小球能够运动到隧道另一端的地表,且运动到隧道另一端时速度最大
D .小球运动到球心位置时加速度最小
8 .如图,水平面内固定一间距为 0.5m、电阻不计且足够长的光滑平行金属导轨, 中间区域没有磁场。导轨左、右两侧分别处于竖直向下、向上的匀强磁场中,磁感应强度大小均为 0.2T。金属棒 ab 、cd 垂直静置于导轨上,其质量均为 0.1kg,电阻均为 0.1Ω 。ab 棒静止在左侧的磁场边界,cd 棒静止在中间区域的某一位置,当ab 棒以u1 = 5m/ s 的初速度水平向左运动,同时 cd 棒以u2 = 4m/ s 的初速度水平向右运动。在 ab 棒向左运动 2m 时,cd 棒刚好向右进入磁场,忽略两棒间的作用力。则( )
A .ab 棒向左运动 2m 时的速度大小为 4m/s
B .最终 ab 棒与 cd 棒处于静止状态
C .全过程中通过 ab 棒的电量为 2C
D .全过程中 ab 棒产生的热量为 0.225J
9 .如图所示,一理想变压器的原线圈的匝数为 n1=8,两个副线圈的匝数分别为 n2=4、
n3=2,右侧有一定值电阻 R,给原线圈加上电压有效值为 U 的正弦式交流电,下列说法正确的是( )
A .仅把 R 接在 1 、2 之间时,通过原线圈的电流为
B .当把 1 、3 用导线连接时,2 、4 两端的电压为
C .当把 1 、3 用导线连接,把 R 接在 2 、4 之间时,通过 R 的电流为
D .当把 2 、3 用导线连接,把 R 接在 1 、4 之间时,通过原线圈的电流为
10 .一位小朋友手握质量为m 的小球站在滑板上,滑板静止于光滑水平面上。某时刻,小
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朋友将小球斜向上抛出,抛出瞬间小球相对地面的速度大小为v ,方向与水平方向的夹角为θ ,如图所示。已知小朋友和滑板的总质量为M ,重力加速度为 g ,小朋友和滑板始终相对静止,不计空气阻力。以小球、小朋友和滑板为系统,下列说法正确的是( )
A .将小球抛出的过程中,系统水平方向上动量守恒
B .小球抛出后,小朋友和滑板的速度为
C .将小球抛出的过程中,系统机械能增加的量为
D .小球从抛出到运动至最高点的过程中,小朋友和滑板的位移大小为
二、实验题
11 .某兴趣小组在利用单摆测量当地重力加速度的过程中发现:用单根线的摆进行实验时,容易出现圆锥摆的情况,进而导致测量结果出现较大误差。于是该组同学改进了实验方案,利用图甲所示的双线摆进行实验。
(1)装置组装:将两段长度相等且不可伸长的细绳一端分别固定在两个竖直墙壁上,固定点记为 A 、B(A 、B 点在同一水平面上),另一端与一小钢球相连,连接点记为 C。
(2)摆长测量:用刻度尺测出一根细绳的长度为 l,A 、B 两点的间距为 a,用游标卡尺测出小球的直径为 d,则摆长L = _________。
(3)周期测量:将摆垂直纸面方向拉开一个小角度(小于 5°), 静止释放,待摆动稳定后,利用秒表测量摆的周期,请简述利用秒表测量单摆周期的过程_________。
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(4)重力加速度计算:多次改变细绳的长度,重复实验,根据实验数据绘制得到如图乙所示的T2 - L图像,可知当地重力加速度g = _________(用图乙中字母表示)。
12 .几名同学结合所学电路分析的知识,分别进行了如下两个电学实验操作练习。
(1)在某次测电阻实验中,已粗略知道所用电压表内阻约为 5000Ω,并提前测得了所用电流表的准确内阻为 0.5Ω。当要用伏安法测量阻值约为 10Ω 左右的电阻时,下图甲、乙所示的两种接法,应采用______(选填“甲” 、“乙”)电路。选择正确的接法后进行测量, 忽略读数时和仪器的偶然误差,测得的阻值与真实的阻值相比______(选填“偏大”“偏小” 、“一致”)。
(2)有一块小量程电流表,满偏电流为 0.5mA,内阻为 800Ω。现要将它改装成 0~1mA、0~10mA的两量程电流表,同学们除了参考电路图甲外,还设计了如图乙所示电路。
①用______(选填“甲”或“乙”)电路可以防止换挡时电流全部流经表头,更加安全。
②若采用图甲的电路,则R1 =______ ,R2 =______。
三、解答题
13 .如图所示,矩形脉冲电流高度为 I0 ,宽度为 t ,周期为 T,PWM 技术(脉冲宽度调节技术)中将 称为占空比。若某脉冲电流的占空比
(1)求该脉冲电流的有效值 I;
(2)将该脉冲电流通过内阻为 r 的电动机,已知电动机消耗的电功率为 P,不计摩擦及空气阻力,求电动机效率 η。
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14.汽车空气悬挂系统通过压缩气体实现减震功能,该装置又叫“空气弹簧”,“空气弹簧”可简化为充有气体的圆柱形密闭汽缸,如图所示。汽车未载重时,汽缸内封闭一段长
L0 = 15cm 、压强p1 = 1.2 × 105 Pa 的理想气体。已知汽缸横截面积S = 20cm2 ,外界大气压为p0 = 1 × 105 Pa ,汽缸壁导热良好且外界温度不变,忽略汽缸与活塞间的摩擦。
(1)当汽车载重后,稳定时气体长度为初始长度的 ,求此时缸内气体的压强 p2 ;
(2)为使(1)问中活塞恢复到初始位置,需从高压罐中充入压强为3p0 、温度与缸内气体相
同的气体,求从高压罐中充入气体的体积。
15 .如图所示为足够长的水平传送带的俯视图,其运行速度为 v,A 、B 是该传送带其中一侧的两个端点,货物(可视为质点,图中未标出)从 A 点以速度 ν 滑上传送带,速度方向与传送带左侧间夹角θ = 60° ,货物恰好未从右侧边滑落。已知货物的质量为 m,与传送带间的动摩擦因数为μ ,重力加速度为 g,sin ,求:
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(1)货物刚滑上传送带时加速度 a 的大小;
(2)货物与传送带间因摩擦而产生的热量 Q;
(3)传送带的宽度 L 以及货物运动过程中的最小速度vmin 。
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1 .B
两本书逐页交叉叠放时,页与页之间会产生较大的正压力,从而形成极大的摩擦力。 AB .书本竖直放置时,书页之间的正压力不如平放时大;当两本书水平放置时,每一页都部分承受书本重量,相互挤压导致正压力大、摩擦力也最大, 因此最难拉开,故 A 错误,B正确;;
CD .若在自由落体或上抛过程中,系统处于近似完全失重状态,书页之间的压力大幅减小,摩擦力也随之减小,较易分开,故 CD 错误。
故选 B。
2 .C
对两个灯笼整体受力分析,构建矢量三角形如图所示:
有tan a
对下方灯笼受力分析,构建矢量三角形如图所示:
有tan 又m1 > m2
联立可得
所以 β > a ,故 C 正确,ABD 错误。故选 C。
3 .D
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根据牛顿第二定律,物体运动至 b 处时,有mg = m
解得vb = 6m / s 物体以同等大小速率运动至 c 处时,有
解得Fc = 8N 故选 D。 4 .B
光由透光罩进入空气可能发生全反射,sinC 由正弦定理得
联立解得 OSA = 135°
则 SOA = 15°
根据对称性,1 个线光源可以照亮圆周长的占比为
故选 B。
5 .C
A .当t0 不变,所测风速增大时,单位时间内风带走的热量越多,为维持金属丝的温度 T1 不变,需增大流过金属丝的电流,所以金属丝两端的电压增大,故 A 错误;
B .当风速不变, t0 越高时,金属丝与风的温度之差越小,单位时间内风带走的热量越少,为维持金属丝的温度 T1 不变,需减小流过金属丝的电流,所以金属丝两端的电压变小,故 B 错误;
C .若风速仪测得的电压和t0 均变大,金属丝与风的温度之差变小,金属丝两端的电压需增大来维持金属丝的温度 T1 不变,可判断单位时间内风带走的热量变多,风速变大,故 C 正确;
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D.若工作温度 T1 增大,金属丝电阻变大,因风速仪测得的电压和t0 均不变,故金属丝与风的温度之差变大,但金属丝产生热量Qt 减少,可判断风速变小,故 D 错误。
故选 C。
6 .B
设初速度的方向为正,弹丸的位移由运动学公式得
代入数据解得
h = 33m
气球的位移
x = v (Δt + t) = 36m
弹丸速度为
v = v0 - gt = 4m/s
此时二者共速,二者相距最近,两者间位移差为
Δx = x - h
解得
Δx = 3m
故 B 正确。
7 .D
A .设地球的质量为 M,半径为 R,密度为 ρ,当物体 m 运动到距离地心为 r
(r≤R)的位置时,根据题意,它只受到半径为 r 的球体对它的万有引力,外层球壳对它的引力合力为零。 半径为 r 的球体质量为M = r r3
地球总质量为M = r R3
联立可得 M M
此时,物体 m 受到的万有引力为F r
该力指向地心,是回复力。根据牛顿第二定律,物体的加速度a r
因为加速度 a 与位移 r 成正比,不是一个恒定值,所以小球做的不是匀加速直线运动,而是简谐运动。故 A 错误;
答案第 3 页,共 9 页
B .小球从地表下落,向地心运动的过程中,引力做正功,动能增加,速度增大。运动到球心时,所受合力为零,加速度为零,但速度达到最大值。由于惯性, 小球会继续向隧道的另一端运动。故 B 错误;
C .小球的运动是简谐运动,根据对称性从一端地表(最大位移处)由静止释放,会运动到另一端地表(另一侧最大位移处),此时速度减为零。速度最大的位置是在球心处。故 C 错误;
D .由加速度表达式a r
可知,加速度的大小与到球心的距离 r 成正比。当小球运动到球心位置时,r=0,加速度a=0,为最小值。故 D 正确。
故选 D。
8 .AD
AC .当 ab 棒向左运动s = 2m 时,设 ab 棒的速度为u3 ,设向左为正方向,对 ab 棒向左运动s = 2m 的过程,根据动量定理有-BI Lt = mu3 - mu1
可得-BLq = mu3 - mu1
再由q C
可得u3 = 4m / s ,故 A 正确,C 错误;
B .当 ab 棒向左运动s = 2m 时,cd 棒刚好向右进入磁场,根据右手定则可知回路的总电压E = BLu3 - BLu2 = 0
所以 abcd 回路中电流为零,ab 棒、cd 棒所受安培力均为零,因此两棒所受合力均为零,所以接下来 ab 棒向左以u3 = 4m / s 做匀速运动,cd 棒向右以u2 = 4m/ s 做匀速运动,故 B 错误;
D .由能量守恒得全过程中 ab 棒产生的热量Q J ,故 D 正确。故选 AD。
9 .AD
A .1 、2 两端的电压为U 副线圈电流IR
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由 可得I ,故 A 正确;
B .3 、4 两端的电压为U
当把 1 、3 连接时,2 、4 两端的电压为U24 = U12 -U ,故 B 错误;
C .把定值电阻 R 接在 2 、4 之间时,通过 R 的电流为
IR ,故 C 错误;
D .当把 2 、3 用导线连接,把 R 接在 1 、4 之间时
由I3R = UI2
解得I 故 D 正确。
故选 AD。
10 .AD
A .水平面光滑,系统水平方向上不受力,水平方向上动量守恒,A 正确;
B .根据水平方向上动量守恒,有0 = mvcosθ - MvM
(
mv
cos
θ
)解得vM = ,B 错误;
M
C .将小球抛出的过程,系统机械能增加 ΔE = 1 mv2 + 1 Mv2 = m (mcos2 θ + M)v2 ,C 错误;
2 2 M 2M
D .小球运动至最高点所需时间t =
小朋友和滑板的位移xM = vMt
解得xM D 正确。
故选 AD。
11 . L 当摆球运动到最低点时开始计时,并开始计数,数出n 个全振动,停止计时,读出秒表时间为t ,则单摆的周期为T = g = -
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[1]摆长为摆球中心到悬点的距离,即L
[2]当摆球运动到最低点时开始计时,并开始计数,数出n 个全振动,停止计时,读出秒表时间为t ,则单摆的周期为T
[3]根据单摆的周期公式T ,可得TL
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即在T2 - L图像中,图像的斜率
解得g
12 .(1) 甲 一致
(2) 甲 80Ω 720Ω
(1)[1]由于已知电流表的准确内阻,所以应选择内接法,可以测出待测电阻与电流表的总电阻后再减去电流表内阻,故应选甲电路;
[2]电压表测量的是待测电阻和电流表两端的真实电压,电流表测量的是通过待测电阻和电流表的真实电流,则有Rx + RA
则Rx RA
所以测得的阻值与真实阻值一致。
(2)[1]乙图在换挡时只有电流表被接入电路,在换挡时有可能电流全部流经表头,甲图中表头始终与电阻并联,所以甲图可以防止换挡时电流全部流经表头,更加安全;
[2][3]根据欧姆定律有R R1 + R 其中I1 = 10mA ,I2 = 1mA ,Ig = 0.5mA ,Rg = 800Ω
代入数据解得R1 = 80Ω , R2 = 720Ω
(1)若某脉冲电流的占空比,设电流通过阻值为 R 的电阻
IRt + 0 = I2RT
解得
I
(2)设电动机发热功率为 Pr,有
Pr = I2r
电动机效率为
解得
14 .(1) 1.5× 105 Pa
(2)30cm3
(1)由题知,刚开始气体的体积为V1 = 15 × 20cm3 = 300cm3
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活塞缓慢下移,气体做等温变化,变化后体积根据玻意耳定律p1V1 = p2 V2
解得p2 = 1.5 × 105 Pa
(2)恢复后体积V1 = 300cm3 ,充入气体体积ΔV = V1 -V2 = 60cm3
缸内压强p3 = p2 = 1.5 × 105 Pa ,充入高压罐气体压强 p罐 = 3p0 = 3 × 105 Pa根据玻意耳定律得3p0 V3 = p2ΔV
解得V3 = 30cm3
15 .(1) a = μg
mv2
(1)货物刚滑上传送带时,速度大小与传送带速度大小相等,但是方向不一致,所以两者之间有相对运动。
对货物做受力分析:
在竖直方向上FN = mg
在水平方向上,根据牛顿第二定律得f = ma又根据滑动摩擦力计算公式得f = μFN = μmg联立得a = μg
(2)以传送带为参考系,货物受到的摩擦力方向与相对传送带运动的速度方向相反,货物相对传送带做匀减速直线运动,货物在传送带上的划痕为直线。
对货物刚滑上传送带时货物速度v货0 、传送带速度v传0 进行分析,得到相对速度v相0 ,如图所示,相对速度方向向下,且与传送带左边夹角为60o ,大小 v相0 = v
相对位移x相
货物与传送带间因摩擦而产生的热量Q = fx相 mv2
(3)对相对速度v相0 和摩擦力f 沿传送带方向和垂直传送带方向进行正交分解,如图所示。
垂直传送带方向:
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摩檫力fy = f sin mg加速度ay μg
初速度vy 0 = v相0 sin v
货物恰好未从右侧边滑落,到最右边时速度为0m/s ,根据速度-位移公式得2ay L = v0
解得L 在运动过程中速度vy = vy 0 - ay t沿传送带方向:
摩檫力fx = f cos mg加速度ax g
初速度vx0 = v相0 cos v
在运动过程中速度vx = vx0 + ax t
求货物运动过程中的速度v 当t 时, v 取得最小值
此时货物运动过程中的最小速度vmin v
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