滾動(dòng)測(cè)試卷四(第一十二章)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第15題只有一項(xiàng)符合題目要求,第68題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.關(guān)于物理學(xué)的研究方法,下列說法不正確的是()A.伽利略開創(chuàng)了運(yùn)用邏輯推理和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行科學(xué)研究的方法B.卡文迪許在利用扭秤實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量引力常量時(shí),應(yīng)用了放大法C.由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知加速度a=Fm,該公式體現(xiàn)了比值定義法D.“總電阻”“交變電流的有效值”等用的是等效替代的方法答案C解析伽利略開創(chuàng)了運(yùn)用邏輯推理和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行科學(xué)研究的方法,A正確;卡文迪許在利用扭秤實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量引力常量時(shí),應(yīng)用了放大法,B正確;公式a=Fm是牛頓第二定律的表達(dá)式,不是運(yùn)用了比值定義法,C錯(cuò)誤;“總電阻”“交變電流的有效值”等用的是等效替代的方法,D正確。2.如圖所示,拉格朗日點(diǎn)L1位于地球和月球連線上,處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng)。據(jù)此,科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)L1處建立空間站,使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng)。以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是()A.a2>a3>a1B.a2>a1>a3C.a3>a1>a2D.a3>a2>a1答案D解析因空間站建在拉格朗日點(diǎn),所以月球與空間站繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相同,空間站半徑小,由a=2r得a1<a2,月球與同步衛(wèi)星都是由地球的萬有引力提供向心力做圓周運(yùn)動(dòng),而同步衛(wèi)星的半徑小,由a=GMr2得a2<a3。綜上所述,a3>a2>a1,選項(xiàng)D正確。3.1966年,在地球的上空完成了用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí),用雙子星號(hào)宇宙飛船去接觸正在軌道上運(yùn)行的火箭組(后者的發(fā)動(dòng)機(jī)已熄火),接觸以后,開動(dòng)“雙子星號(hào)”飛船的推進(jìn)器,使飛船和火箭組共同加速。推進(jìn)器的平均推力F=895 N,推進(jìn)器開動(dòng)時(shí)間t=7 s。測(cè)出飛船和火箭組的速度變化v=0.91 m/s。已知雙子星號(hào)飛船的質(zhì)量m1=3 400 kg。由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可測(cè)出火箭組的質(zhì)量m2為()A.3 400 kgB.3 485 kgC.6 265 kgD.6 885 kg答案B解析根據(jù)動(dòng)量定理得Ft=(m1+m2)v,代入數(shù)據(jù)解得m23485kg,B選項(xiàng)正確。4.如圖所示,兩根等長帶電棒放置在第一、二象限,其端點(diǎn)在兩坐標(biāo)軸上,棒與坐標(biāo)軸圍成等腰直角三角形,兩棒所帶電荷量相等,且電荷均勻分布,此時(shí)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,撤去其中一根帶電棒后,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小變?yōu)?)A.E2B.22EC.ED.2E答案B解析假設(shè)帶電棒都帶正電荷,把兩根等長帶電棒等效成兩個(gè)正點(diǎn)電荷,如圖,設(shè)E1=E2=E0,則兩正點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E=2E0,故撤走一根帶電棒后,在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0=E2=22E,選項(xiàng)B正確。5.如圖所示,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2和R3均為定值電阻,V1和V2為理想電壓表,A1和A2為理想電流表。開關(guān)S閉合時(shí),V1和V2的讀數(shù)分別為U1和U2,A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2。若交流電源電壓不變,現(xiàn)斷開S,下列推斷正確的是()A.U2可能變小,I2一定變小B.U2一定不變,I2一定變小C.I1一定變小,I2可能變大D.I1可能變大,I2可能變大答案B解析交流電源電壓不變,U1數(shù)值不變。根據(jù)變壓器變壓公式可知,副線圈電壓只與原線圈電壓和變壓器原、副線圈匝數(shù)比有關(guān),故斷開S,U2不變。斷開S,副線圈所接電路的等效電阻增大,電流表A2的讀數(shù)I2變小。變壓器輸出功率減小,導(dǎo)致變壓器輸入功率變小,I1變小。綜上所述,A、C、D錯(cuò)誤,B正確。6.如圖所示,重12 N的物塊G1在三根細(xì)繩懸吊下處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)繩BP在水平方向,細(xì)繩AP偏離豎直方向37角,且細(xì)繩BP連在重50 N的物塊G2上,物塊G2靜止于傾角為37的斜面上(sin 37=0.6,cos 37=0.8),g取10 m/s2。則下列說法正確的是()A.繩PB對(duì)物塊G2的拉力為9 NB.繩PA對(duì)P點(diǎn)的拉力為20 NC.斜面對(duì)物塊G2的摩擦力為37.2 ND.斜面對(duì)物塊G2的支持力為34.6 N答案ACD解析P點(diǎn)受力,如圖甲所示,由平衡條件可得:FAcos37=G1,FAsin37=FB,解得FB=9N,FA=15N,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;再分析物塊G2的受力情況,如圖乙所示。由物體的平衡條件可得Ff=G2sin37+FBcos37,FN+FBsin37=G2cos37,FB=FB,由以上三式解得Ff=37.2N,FN=34.6N,選項(xiàng)C、D正確。7.右圖為一種質(zhì)譜儀示意圖,由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成,若靜電分析器通道中心線的半徑為R,通道內(nèi)均勻輻射電場(chǎng)在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外,一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線通過靜電分析器,由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器,最終打到膠片上的Q點(diǎn),不計(jì)粒子重力,下列說法正確的是()A.極板M比極板N電勢(shì)高B.加速電場(chǎng)的電壓U=ERC.直徑PQ=2BqmERD.若一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點(diǎn),則該群粒子具有相同的比荷答案AD解析由左手定則可知,粒子帶正電,而粒子在M、N間被加速,所以M板的電勢(shì)高于N板,A正確;根據(jù)電場(chǎng)力提供向心力,則有qE=mv2R,又粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),有qU=12mv2,從而解得U=ER2,B錯(cuò)誤;根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2r,結(jié)合上式可知,PQ=2r=2ERBmq,若一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點(diǎn)說明運(yùn)動(dòng)的直徑相同,由于磁感應(yīng)強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度與靜電分析器的半徑不變,則該群粒子具有相同的比荷,C錯(cuò)誤,D正確。8.在探究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,用光照射某種金屬,測(cè)得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為0。若用氫原子發(fā)出的光照射該金屬,已知?dú)湓訌哪芗?jí)3躍遷到能級(jí)2時(shí)發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),但從能級(jí)4躍遷到能級(jí)3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。已知?dú)湓幽芗?jí)如圖所示,真空中的光速為c。則()A.該金屬的極限頻率為c0B.該金屬的逸出功大于0.66 eVC.當(dāng)用氫原子從能級(jí)5躍遷到能級(jí)3發(fā)出的光照射該金屬時(shí),該金屬一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)D.當(dāng)用氫原子從其他能級(jí)躍遷到能級(jí)1發(fā)出的光照射該金屬時(shí),該金屬一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)答案ABD解析用光照射某種金屬,測(cè)得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為0。根據(jù)波長和頻率的關(guān)系得,該金屬的極限頻率為c0,故A正確;從能級(jí)4躍遷到能級(jí)3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。能級(jí)間躍遷輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差,發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子能量大于逸出功,所以該金屬的逸出功大于從能級(jí)4躍遷到能級(jí)3發(fā)出的光子能量,即該金屬的逸出功大于0.66eV,故B正確;若用氫原子發(fā)出的光照射該金屬,已知?dú)湓訌哪芗?jí)3躍遷到能級(jí)2時(shí)發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),即該金屬的逸出功小于1.89eV,所以當(dāng)用氫原子從能級(jí)5躍遷到能級(jí)3發(fā)出的光照射該金屬時(shí),該金屬不一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),故C錯(cuò)誤;當(dāng)用氫原子從其他能級(jí)躍遷到能級(jí)1發(fā)出的光照射該金屬時(shí),發(fā)出的光子能量大于或等于10.20eV,所以該金屬一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),故D正確。二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共20分)9.(8分)某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律:甲乙(1)某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑,讀數(shù)如圖甲所示,小球直徑為cm。用如圖乙所示的彈射裝置小球豎直向上拋出,先后通過光電門A、B,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小球通過A、B的時(shí)間分別為2.55 ms、5.15 ms,由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB,其中vA= m/s(保留兩位有效數(shù)字)。(2)用刻度尺測(cè)出光電門A、B間的距離h,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,只需要比較2gh與是否相等就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒(用題目中涉及的物理量符號(hào)來表示)。(3)通過多次的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),小球通過光電門A的時(shí)間越短,(2)中要驗(yàn)證的兩數(shù)值相差越大,試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因:。答案(1)1.0204.0(2)vA2-vB2(3)速度越大,小球克服空氣阻力做功越多解析(1)小球的直徑為d=10mm+0.054mm=10.20mm=1.020cm;vA=dtA=1.02010-22.5510-3m/s=4.0m/s。(2)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)孢^程,即小球從B到A的運(yùn)動(dòng)情況,若動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減少量相等,則機(jī)械能守恒,重力勢(shì)能的減少量為mgh,動(dòng)能的增加量為12mvA2-12mvB2,則比較2gh和vA2-vB2是否相等,就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。(3)由于受到空氣阻力作用,小球通過光電門A的時(shí)間越短,速度越大,克服空氣阻力做功越多。10.(12分)小華、小剛共同設(shè)計(jì)了圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路,電路中的各個(gè)器材元件的參數(shù)為:電池組(電動(dòng)勢(shì)約6 V,內(nèi)阻r約3 )、電流表(量程2.0 A,內(nèi)阻rA=0.8 )、電阻箱R(099.9 )、滑動(dòng)變阻器R2(0Rx)、開關(guān)三個(gè)及導(dǎo)線若干。他們認(rèn)為該電路可以用來測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻和R2接入電路的阻值。甲(1)小華先利用該電路準(zhǔn)確地測(cè)出了R2接入電路的阻值。他的主要操作步驟是:先將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到某位置,接著閉合S、S2,斷開S1,讀出電流表的示數(shù)I;再閉合S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為3.6 時(shí),電流表的示數(shù)也為I。此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為。(2)小剛接著利用該電路測(cè)出了電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。他的實(shí)驗(yàn)步驟為:a.在閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)電阻R1或R2至(選填“最大值”或“最小值”),之后閉合開關(guān)S,再閉合(選填“S1”或“S2”);b.調(diào)節(jié)電阻(選填“R1”或“R2”),得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù);c.斷開開關(guān),整理實(shí)驗(yàn)儀器。乙圖乙是他由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的1I-R圖像,圖像縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表,電源電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)3.6(2)最大值S1R1電源內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和(或r+rA)6.02.8解析(1)本小題就是替代法測(cè)電阻,電阻箱的讀數(shù)即是滑動(dòng)變阻器的電阻,即電阻為3.6。(2)為保護(hù)電路,先要把可變電阻調(diào)到最大值;因?yàn)樽詈笠嫵鰣D像,所以必須要知道電阻的阻值,所以要用到電阻箱這個(gè)支路,所以接下來要閉合S1,調(diào)節(jié)電阻R1。由閉合電路歐姆定律E=IR+IrA+Ir,可得1I=1ER+r+rAE,所以縱截距表示內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和與電動(dòng)勢(shì)的比值,圖像斜率表示電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù),所以圖像縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表電源內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和。圖像斜率為16,所以電動(dòng)勢(shì)為6.0V,縱截距為0.60,則內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻之和為3.6,所以電源內(nèi)阻為2.8。三、計(jì)算題(本題共3小題,共32分)11.(10分)在十字路口,紅燈攔停了很多汽車和行人,攔停的汽車排成筆直的一列,最前面一輛汽車的前端剛好與路口停車線相齊,相鄰兩車的前端間距均為d=6.0 m,且車長為l0=4.8 m,最前面的行人站在人行橫道線邊緣,已知人行橫道線長s=20 m。若汽車啟動(dòng)時(shí)都以a1=2.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速到v1=10.0 m/s后做勻速直線運(yùn)動(dòng)通過路口。行人起步的加速度為a2=0.5 m/s2,達(dá)到v2=1.0 m/s后勻速通過人行橫道線。已知該路口亮綠燈的時(shí)間t=40 s,而且有按倒計(jì)時(shí)顯示的時(shí)間顯示燈(無黃燈)。另外交通法規(guī)定:原在綠燈時(shí)通行的汽車,紅燈亮起時(shí),車頭已越過停車線的允許通過。由于行人和汽車司機(jī)一直關(guān)注著紅綠燈,因此可以不考慮行人和汽車的反應(yīng)時(shí)間。請(qǐng)回答下列問題:(1)路口對(duì)面最前面的行人在通過橫道線的過程中與幾輛車擦肩而過?(2)按題述情景,不能通過路口的第一輛汽車司機(jī),在時(shí)間顯示燈剛亮出“3”時(shí)開始剎車,使車勻減速運(yùn)動(dòng),結(jié)果車的前端與停車線相齊,求剎車后汽車經(jīng)多長時(shí)間停下。答案(1)31輛(2)6.8 s解析(1)汽車加速時(shí)間t1=v1a1=4.0s,加速位移為x1=12a1t12=20m行人加速的時(shí)間t2=v2a2=2.0s,加速位移為x2=v22t2=1m行人通過橫道線的時(shí)間為t=t2+s-x2v2=21s在行人通過橫道線的時(shí)間內(nèi)汽車行駛位移x3=x1+v1(t-t1)=190m能到達(dá)橫道線的車輛數(shù)N1=x3d31.7,0.7d=4.2m<l0=4.8m,即第32輛車有一部分是行人離開橫道線后從側(cè)邊走過,故取N1=31輛車擦肩而過。(2)在亮燈t=40s內(nèi)汽車行駛的位移x4=x1+v1(t-t1)=380m該時(shí)段內(nèi)能通過路口的車輛N2=x4d63.3,取整知N2=64,即第65輛車未能通過。設(shè)t0=3s時(shí)第65輛車行駛的位移為x5=x1+v1(t-t1-t0)=350m,此時(shí)車離停車線的距離x6=64d-x5=34m,故它停下的時(shí)間滿足x6=v12t3,解得t3=6.8s。12.(10分)右圖為車站使用的水平傳送帶的模型,水平傳送帶的長度為l=8 m,傳送帶的皮帶輪的半徑均為R=0.2 m,傳送帶的上部距地面的高度為h=0.45 m,現(xiàn)有一個(gè)旅行包(視為質(zhì)點(diǎn))以v0=10 m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶,已知旅行包與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.6,g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力。(1)若傳送帶靜止,旅行包滑到B端時(shí),人沒有及時(shí)取下,旅行包將從B端滑落,求旅行包的落地點(diǎn)與B端的水平距離。(2)設(shè)皮帶輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并設(shè)水平傳送帶長度仍為8 m,旅行包滑上傳送帶的初速度恒為10 m/s,當(dāng)皮帶輪的角速度值在什么范圍內(nèi),旅行包落地點(diǎn)與B端的水平距離始終為(1)中所求的距離?若皮帶輪的角速度1=40 rad/s,旅行包落地點(diǎn)與B端的水平距離又是多少?答案(1)0.6 m(2)10 rad/s2.4 m解析(1)旅行包做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a=g=6m/s2旅行包到達(dá)B端的速度為v=v02-2al=v02-2gl=100-96m/s=2m/s旅行包的落地點(diǎn)與B端的水平距離為s=vt=v2hg=0.6m。(2)要使旅行包落地點(diǎn)始終為(1)中所求的位置,旅行包在傳送帶上需做勻減速運(yùn)動(dòng),則皮帶輪的臨界角速度為=vR=10rad/s值的范圍是10rad/s當(dāng)1=40rad/s時(shí),傳送帶速度為v1=1R=8m/s當(dāng)旅行包速度也為v1=8m/s時(shí),在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的距離為s=v02-v122a=3m<8m以后旅行包做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以旅行包到達(dá)B端的速度也為v1=8m/s旅行包的落地點(diǎn)與B端的水平距離為s1=v1t=v12hg=2.4m。13.(12分)(2018全國卷)一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示:中間是磁場(chǎng)區(qū)域,其邊界與y軸垂直,寬度為l,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向垂直于xOy平面;磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域,寬度均為l,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E,方向均沿x軸正方向;M、N為條狀區(qū)域邊界上的兩點(diǎn),它們的連線與y軸平行,一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng),經(jīng)過一段時(shí)間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。(1)定性畫出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡;(2)求該粒子從M點(diǎn)入射時(shí)速度的大小;(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為6,求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間。答案(1)見解析圖甲(2)2ElBl(3)43ElB2l2BlE1+3l18l解析(1)粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖甲所示。(粒子在電場(chǎng)中的軌跡為拋物線,在磁場(chǎng)中為圓弧,上下對(duì)稱)甲(2)粒子從電場(chǎng)下邊界入射后在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大小為v0,在下側(cè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,加速度的大小為a;粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小為v,方向與電場(chǎng)方向的夾角為(如圖乙所示),速度沿電場(chǎng)方向的分量為v1,根據(jù)牛頓第二定律有乙qE=ma式中q和m分別為粒子的電荷量和質(zhì)量。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v1=atl=v0tv1=vcos粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)其運(yùn)動(dòng)軌道半徑為R,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得qvB=mv2R由幾何關(guān)系得l=2Rcos聯(lián)立式得v0=2ElBl。(3)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和題給數(shù)據(jù)得v1=v0cot6聯(lián)立式得qm=43ElB2l2設(shè)粒子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)所用的時(shí)間為t,則t=2t+22-62T式中T是粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期,T=2mqB由式得t=BlE1+3l18l。