“強(qiáng)基計(jì)劃”學(xué)科能力競(jìng)賽訓(xùn)練物理試題（二）

“強(qiáng)基計(jì)劃”學(xué)科能力競(jìng)賽訓(xùn)練二一、選擇題：在給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)符合題目要求，有的小題有多個(gè)符合題目要求。1、質(zhì)量為的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，為半圓的最低點(diǎn)，為半圓水平直徑的端點(diǎn)。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為的小滑塊。用推力推動(dòng)小滑塊由A點(diǎn)向點(diǎn)緩慢移動(dòng)，力的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過(guò)程中所有摩擦均可忽略，下列說(shuō)法正確的是（）A.推力先增大后減小B.凹槽對(duì)滑塊的支持力先減小后增大C.墻面對(duì)凹槽的壓力先增大后減小D.水平地面對(duì)凹槽的支持力先減小后增大2、科學(xué)家對(duì)銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀測(cè)，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示?？茖W(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長(zhǎng)軸約為（太陽(yáng)到地球的距離為）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項(xiàng)研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。若認(rèn)為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為M，可以推測(cè)出該黑洞質(zhì)量約為（）A. B.C.D.3、如圖（a），質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，外力作用在A上，系統(tǒng)靜止在光滑水平面上（B靠墻面），此時(shí)彈簧形變量為。撤去外力并開始計(jì)時(shí)，A、B兩物體運(yùn)動(dòng)的圖像如圖（b）所示，表示0到時(shí)間內(nèi)的圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小，、分別表示到時(shí)間內(nèi)A、B的圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小。A在時(shí)刻的速度為。下列說(shuō)法正確的是（）A.0到時(shí)間內(nèi)，墻對(duì)B的沖量等于mAv0B.mA>mBC.B運(yùn)動(dòng)后，彈簧的最大形變量等于D.4、如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點(diǎn)開始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，忽略所有電阻，下列說(shuō)法正確的是（）A.通過(guò)金屬棒的電流為B.金屬棒到達(dá)時(shí)，電容器極板上的電荷量為C.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，外力F做功的功率恒定5、如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，輸入端、接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器的滑片從端滑動(dòng)到端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（）A.L1先變暗后變亮，L2一直變亮B.L1先變亮后變暗，L2一直變亮C.L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗D.L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗6、如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則（）A.λ1<λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置 B.λ1<λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置C.λ1>λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置 D.λ1>λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置7、如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值隨電壓U變化關(guān)系的圖像是（）AB.D.

實(shí)驗(yàn)8、某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標(biāo)出。完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（1）小球運(yùn)動(dòng)到圖（b）中位置A時(shí)，其速度的水平分量大小為___________，豎直分量大小為___________；（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開__________。9、小明同學(xué)打算估測(cè)5個(gè)相同規(guī)格電阻的阻值?，F(xiàn)有一個(gè)量程為0.6A的電流表、一個(gè)電池組（電動(dòng)勢(shì)E不大于4.5V、內(nèi)阻r未知）、一個(gè)阻值為R0的定值電阻、一個(gè)阻值為R1的定值電阻（用作保護(hù)電阻），開關(guān)S和導(dǎo)線若干。他設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：第一步∶把5個(gè)待測(cè)電阻分別單獨(dú)接入A、B之間，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)基本一致，據(jù)此他認(rèn)為5個(gè)電阻的阻值相等，均設(shè)為R。第二步∶取下待測(cè)電阻，在A、B之間接入定值電阻R0，記下電流表的示數(shù)I0。第三步∶取下定值電阻R0，將n個(gè)（n=1，2，3，4，5）待測(cè)電阻串聯(lián)后接入A、B之間，記下串聯(lián)待測(cè)電阻的個(gè)數(shù)n與電流表對(duì)應(yīng)示數(shù)In。請(qǐng)完成如下計(jì)算和判斷∶（1）根據(jù)上述第二步，與R0、R1、E、r關(guān)系式是=___________。（2）定義，則Y與n、R、R0、E的關(guān)系式是Y=__________。（3）已知R0=12.0Ω，實(shí)驗(yàn)測(cè)得I0=0.182A，得到數(shù)據(jù)如下表∶n12345In/A0.3340.2860.2500.2240.200Y/A-12.5001.9981.4951.0300.495根據(jù)上述數(shù)據(jù)作出圖像，如圖（b）所示，可得R=______Ω（保留2位有效數(shù)字），同時(shí)可得E=______V（保留2位有效數(shù)字）。（4）本實(shí)驗(yàn)中電流表的內(nèi)阻對(duì)表中Y的測(cè)量值_______影響（選填“有"或“無(wú)"）。10、某同學(xué)將一量程為250的微安表改裝成量程為1.5V的電壓表。先將電阻箱R1與該微安表串聯(lián)進(jìn)行改裝，然后選用合適的電源E、滑動(dòng)變阻器R2、定值電阻R3、開關(guān)S和標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)電路如圖所示。（1）微安表銘牌標(biāo)示內(nèi)阻為0.8k，據(jù)此計(jì)算R1的阻值應(yīng)為___________k。按照電路圖連接電路，并將R1調(diào)為該阻值。（2）開關(guān)閉合前，R2的滑片應(yīng)移動(dòng)到___________端。（3）開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，微安表有示數(shù)，但變化不顯著，故障原因可能是___________。（填選項(xiàng)前的字母）A．1、2間斷路B．3、4間斷路C．3、5間短路（4）排除故障后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)為0.60V時(shí)，微安表的示數(shù)為98，此時(shí)需要___________（填“增大”或“減小”）R1的阻值，以使改裝電表的量程達(dá)到預(yù)期值。11、熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件，某學(xué)習(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律?？晒┻x擇的器材有：待測(cè)熱敏電阻（實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐）；電源E（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻r約為）；電阻箱R（阻值范圍）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值）；微安表（量程，內(nèi)阻等于）；開關(guān)兩個(gè)，溫控裝置一套，導(dǎo)線若干。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的測(cè)量電路，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按圖示連接電路；②閉合、，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，使微安表指針滿偏；③保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使微安表指針半偏；④記錄此時(shí)的溫度和電阻箱的阻值。回答下列問(wèn)題：（1）為了更準(zhǔn)確地測(cè)量熱敏電阻的阻值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用___________（填“”或“”）。（2）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖（不含溫控裝置）連接成完整電路__________（3）某溫度下微安表半偏時(shí)，電阻箱的讀數(shù)為，該溫度下熱敏電阻的測(cè)量值為___________（結(jié)果保留到個(gè)位），該測(cè)量值___________（填“大于”或“小于”）真實(shí)值。（4）多次實(shí)驗(yàn)后，學(xué)習(xí)小組繪制了如圖乙所示的圖像。由圖像可知。該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸___________（填“增大”或“減小”）。三、計(jì)算題12、為方便抽取密封藥瓶里的藥液，護(hù)士一般先用注射器注入少量氣體到藥瓶里后再抽取藥液，如圖所示，某種藥瓶的容積為0.9mL，內(nèi)裝有0.5mL的藥液，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為，護(hù)士把注射器內(nèi)橫截面積為、長(zhǎng)度為0.4cm、壓強(qiáng)為的氣體注入藥瓶，若瓶?jī)?nèi)外溫度相同且保持不變，氣體視為理想氣體，求此時(shí)藥瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)。

13、如圖，間距為l的光滑平行金屬導(dǎo)軌，水平放置在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的定值電阻，一質(zhì)量為m的金屬桿放在導(dǎo)軌上。金屬桿在水平外力作用下以速度v0向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)金屬桿內(nèi)自由電子沿桿定向移動(dòng)的速率為u0。設(shè)金屬桿內(nèi)做定向移動(dòng)的自由電子總量保持不變，金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，除了電阻R以外不計(jì)其它電阻。（1）求金屬桿中的電流和水平外力的功率；（2）某時(shí)刻撤去外力，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，自由電子沿金屬桿定向移動(dòng)的速率變?yōu)?，求：（i）這段時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱；（ii）這段時(shí)間內(nèi)一直在金屬桿內(nèi)的自由電子沿桿定向移動(dòng)的距離。

14、帶電粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制備的關(guān)鍵技術(shù)之一、帶電粒子流（每個(gè)粒子的質(zhì)量為、電荷量為）以初速度垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用。對(duì)處在平面內(nèi)的粒子，求解以下問(wèn)題。（1）如圖（a），寬度為的帶電粒子流沿軸正方向射入圓心為、半徑為的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若帶電粒子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后都匯聚到坐標(biāo)原點(diǎn)，求該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；（2）如圖（a），虛線框?yàn)檫呴L(zhǎng)等于的正方形，其幾何中心位于。在虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)區(qū)域面積最小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使匯聚到點(diǎn)的帶電粒子流經(jīng)過(guò)該區(qū)域后寬度變?yōu)?，并沿軸正方向射出。求該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，以及該磁場(chǎng)區(qū)域的面積（無(wú)需寫出面積最小的證明過(guò)程）；15、如圖所示，水平地面上有一高的水平臺(tái)面，臺(tái)面上豎直放置傾角的粗糙直軌道、水平光滑直軌道、四分之一圓周光滑細(xì)圓管道和半圓形光滑軌道，它們平滑連接，其中管道的半徑、圓心在點(diǎn)，軌道的半徑、圓心在點(diǎn)，、D、和F點(diǎn)均處在同一水平線上。小滑塊從軌道上距臺(tái)