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文檔簡(jiǎn)介
2022年高考物理點(diǎn)睛卷(北樂卷)
第一部分
本部分共14題,每題3分,共42分。在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中,選出最符合題目
要求的一項(xiàng)。
1.如圖所示為氮離子(He)的能級(jí)圖,根據(jù)玻爾原子理論,關(guān)于氫離子能級(jí)躍遷,下列說
法正確的是()
以V
〃e
O
06051
5-1,18
4-2T.40
304
-6.
2工6
1----------------54.4
A.大量處于〃=3能級(jí)的氮離子,最多可輻射2種不同頻率的光子
B.從"=4向”=3能級(jí)躍遷,需吸收2.64eV能量
C.處于〃=1能級(jí)的氨離子,可以吸收54.0eV的能量而發(fā)生電離
D.從〃=3躍遷到〃=2能級(jí)比從〃=2躍遷到"=1能級(jí)輻射出的光子頻率低
【答案】D
【解析】
A.大量處于〃=3能級(jí)的氮離子,最多可輻射
C;=3
種不同頻率的光子,故A錯(cuò)誤;
B.因?yàn)閺摹?4向〃=3能級(jí)躍遷,是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷,要釋放能量,故B錯(cuò)誤;
C.由圖可知,處于〃=1能級(jí)的氮離子要發(fā)生電離,需要吸收的能量應(yīng)滿足
A£->0-£,=54.4eV
故c錯(cuò)誤;
D.因?yàn)閺摹?3躍遷至IJ〃=2能級(jí)輻射的光子能量為
△?二芻一七2=7.56eV
而從〃=2躍遷到〃=1能級(jí)輻射的光子能量為
△£**=&-片=40.8eV
即從〃=3躍遷到〃=2能級(jí)比從〃=2躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光子的能量小,又因?yàn)?/p>
£=hv
所以從〃=3躍遷到?=2能級(jí)比從〃=2躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光子頻率低,故D正確。
故選D。
2.如圖所示,°、6兩束相互平行的單色光,以一定的入射角照射到平行玻璃磚上表面,經(jīng)平
行玻璃磚折射后匯聚成一束復(fù)色光c,從平行玻璃磚下表面射出。下列說法中正確的是()
A.在真空中,。光的傳播速度小于b光的傳播速度:
B.增大入射角,a光在玻璃磚下表面可發(fā)生全反射;
C.用同一裝置在相同條件下分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),。光條紋間距?。?/p>
D.用。光、6光照射某金屬表面,若“光能發(fā)生光電效應(yīng),則h光一定也能發(fā)生光電效應(yīng)。
【答案】C
【解析】
A.在真空中,。光的傳播速度等于6光的傳播速度,故A錯(cuò)誤;
B.因?yàn)楣饩€是從玻璃磚上表面經(jīng)過一次折射到下表面的,所以增大入射角,“光在玻璃磚
下表面不可能達(dá)到臨界角,因此不可能發(fā)生全反射,故B錯(cuò)誤;
C.兩束光的入射角相同,。光的折射角較小,所以。光的折射率較大,則頻率較大,波長(zhǎng)
短,根據(jù)
Ax=-/I
d
可知,。光條紋間距小,故C正確;
D.a光頻率大,可以發(fā)生光電效應(yīng),b光頻率小,可能小于極限頻率,所以可能不發(fā)生光電
效應(yīng),故D錯(cuò)誤。
故選C。
3.兩個(gè)完全相同的電熱器分別通以如圖甲、乙所示的交變電流,在相同時(shí)間內(nèi)兩電熱器產(chǎn)
生的熱量之比。平:。/為()
中圖電流的有效值為4,根據(jù)有效值的定義則有
2
I^R-T=IVR-T
解得
/甲=/()
電熱器產(chǎn)生的熱量
乙圖電流的有效值為G,則有
電熱器產(chǎn)生的熱量
。乙=(金)人蛇吟也
所以A正確;BCD錯(cuò)誤;
故選Ao
4.(2022?重慶?二模)如題圖所示,夏天,從湖底形成的氣泡,在緩慢上升到湖面的過程
中沒有破裂。若越接近水面,湖內(nèi)水的溫度越高,大氣壓強(qiáng)不變,將泡內(nèi)氣體視為理想氣
體。則在氣泡緩慢上升的過程中,對(duì)于泡內(nèi)氣體,下列說法正確的是()
A.每一個(gè)氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)都變快
B.對(duì)氣泡壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)的沖量變小
C.對(duì)氣泡壁做功,內(nèi)能減少
D.內(nèi)能增大,放熱
【答案】B
【解析】
A.如果氣體溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,并不是每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都增加,A
錯(cuò)誤;
B.根據(jù)氣體壓強(qiáng)定義及其微觀意義,氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,氣泡內(nèi)分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氣
泡壁單位面積的撞擊力減小
I=Ft
易知?dú)馀輧?nèi)氣體分子對(duì)氣泡壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)的沖量一定減小,B正確;
C.氣泡上升過程中,溫度升高,與水面的距離減小
P=Po+Pgh
壓強(qiáng)減小,則根據(jù)
2C
T
可知?dú)怏w對(duì)氣泡壁做功,內(nèi)能減小,C錯(cuò)誤;
D.湖內(nèi)水的溫度越高,氣體的溫度升高,氣體內(nèi)能增大,根據(jù)以上選項(xiàng)分析,可知體積
增大,氣泡內(nèi)氣體對(duì)外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)馀輧?nèi)氣體吸熱,D錯(cuò)誤。
故選B。
5.圖甲為一列沿x軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在f=ls時(shí)刻的圖像,圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況如
圖乙所示。下列說法正確的是()
A.圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖像
B.該簡(jiǎn)諧波的波速為0.3m/s
C.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與工的速度、加速度都相同
D.質(zhì)點(diǎn)K再經(jīng)1s將沿x軸正方向移動(dòng)到x=0.4m處
【答案】A
【解析】
A.由題意知波向右傳播,由圖可得f=ls時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c在平衡位置,由上下坡法可知質(zhì)點(diǎn)£下
一時(shí)刻向下振動(dòng),故乙圖可能是質(zhì)點(diǎn)心的振動(dòng)圖像,故A正確;
B.由圖可得
2=0.4m
7=2s
所以波速為
v=y=0.2m/s
故B錯(cuò)誤;
C.由圖可知質(zhì)點(diǎn)K與L相差半個(gè)周期,所以兩者的速度、加速度等大、反向,故C錯(cuò)誤;
D.因?yàn)槊總€(gè)質(zhì)點(diǎn)都在自己平衡位置周期性振動(dòng),不會(huì)隨波遷移,故D錯(cuò)誤。
故選Ao
6.中國計(jì)劃在2030年前后實(shí)現(xiàn)航天員登月。如果航天員登月后做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn),用輕繩拉
著小球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),繩長(zhǎng)為人小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度為現(xiàn)時(shí)。小球恰能做完整的圓
周運(yùn)動(dòng)。已知月球半徑為則月球的第一宇宙速度大小為()
【答案】B
【解析】
由題知,球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度為V"時(shí).,小球恰能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),則有
V0=
根據(jù)重力和萬有引力的關(guān)系有
「Mm
mg=G產(chǎn)
根據(jù)第一宇宙速度的定義由
GM
V=
R
計(jì)算得
V=V0
故選B。
D-
7.磁場(chǎng)具有能量,磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫作能量密度,其值為3,式中8是磁
2〃
感應(yīng)強(qiáng)度,〃是磁導(dǎo)率,在空氣中〃為一己知常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的
磁感應(yīng)強(qiáng)度8,一學(xué)生用一根端面面積為S的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片尸,再用力將
鐵片與磁鐵拉開一段微小距離加,并測(cè)出拉力凡如圖所示。因?yàn)槭龅墓Φ扔陂g隙中
磁場(chǎng)的能量,所以由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列結(jié)論正確的是()
.
B.磁感應(yīng)強(qiáng)度3=小與
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度5=
D.磁感應(yīng)強(qiáng)度8=/p
C.磁感應(yīng)強(qiáng)度5
V尸△/
【答案】B
【解析】
拉力做的功為
W=F\l
能量密度為
WFMFB-
解得
度
B=
故選B?
8.如圖,飛機(jī)距離水平地面的高度為“,在水平方向以速度叫勻速飛行,到達(dá)山坡底端正
上方時(shí)釋放一箱質(zhì)量為,〃的救援物資,救援物資打在山坡上的/點(diǎn),/點(diǎn)的高度為鼠不考
慮空氣阻力的影響,則()
A.這箱物資在空中飛行的時(shí)間為杼
B.這箱物資落到/點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為加g(H-h)
C.N點(diǎn)距山坡底端的水平距離為%J型,?
D.山坡的傾角滿足tanQg叫?
hVg
【答案】C
【解析】
A.由
H-h=^gt2
可得這箱物資在空中飛行的時(shí)間為
故A錯(cuò)誤;
B.不考慮空氣阻力的影響,只有重力做功,所以有
Ek-^mv^=mg(H-h)
可得
Ek=mg(H_/z)+gmy;
故B錯(cuò)誤;
c.4點(diǎn)距山坡底端的水平距離即為物資的水平位移,則有
故C正確;
D.山坡的傾角。滿足
tan。上」
xv0\2(H-h)
故D錯(cuò)誤。
故選C。
9.如圖所示,內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi),有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電的小球,
以速率%沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)
間成正比增加的變化磁場(chǎng),設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電量不變,那么()
A.小球?qū)ΣAЛh(huán)的壓力一定不斷增大
B.小球受到的磁場(chǎng)力一定不斷增大
C.小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng),過一段時(shí)間后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動(dòng)
D.由于渦旋電場(chǎng)力對(duì)小球做正功,小球的動(dòng)能一直在增大
【答案】C
【解析】
CD.由楞次定律可知,變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感生電場(chǎng)沿順時(shí)針方向,小球帶正電,小球的所
受電場(chǎng)力沿順時(shí)針方向,與小球的運(yùn)動(dòng)方向相反,渦旋電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功,則小球先沿逆
時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)小球速度減到0后,渦旋電場(chǎng)力對(duì)小球做正功,小球沿順時(shí)針方向加
速運(yùn)動(dòng),所以C正確;D錯(cuò)誤;
AB.由于小球在水平面做圓周運(yùn)動(dòng),環(huán)對(duì)小球的彈力及洛倫茲力的合力提供向心力,由于
小球的速度先減小后增大,及磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化,則小球?qū)Νh(huán)的壓力與洛倫茲力不一定始終
增大,所以AB錯(cuò)誤;
故選c。
10.如圖所示,一帶正電的粒子以一定的初速度進(jìn)入某點(diǎn)電荷。產(chǎn)生的電場(chǎng)中,沿圖中彎
曲的虛線軌跡先后經(jīng)過電場(chǎng)中的6兩點(diǎn)。其中a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為良,方向與而連
線成30。角,6點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E6,方向與“6連線成60。角。粒子只受電場(chǎng)力的作用,
下述說法中正確的是()
A.點(diǎn)電荷。帶正電
B.。點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)
C.從“到6,系統(tǒng)的電勢(shì)能增加
D.粒子在。點(diǎn)的加速度大于在6點(diǎn)的加速度
【答案】B
【解析】
A.根據(jù)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線有會(huì)聚的特點(diǎn),則點(diǎn)電荷。帶負(fù)電,所以A錯(cuò)誤;
B.點(diǎn)電荷0恰好處于a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)線的交點(diǎn)處,根據(jù)負(fù)點(diǎn)電荷等勢(shì)面的分布特點(diǎn),離負(fù)
點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)的點(diǎn)電勢(shì)越高,山幾何關(guān)系可知,。點(diǎn)離負(fù)點(diǎn)電荷較遠(yuǎn),所以a點(diǎn)的電勢(shì)高于6
點(diǎn)電勢(shì),則B正確;
C.從。到從電場(chǎng)力對(duì)正電粒子做正功,所以系統(tǒng)的電勢(shì)能減小,則C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)公式
E=k£
r
粒子在。點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于在6點(diǎn),則粒子在。點(diǎn)的電場(chǎng)力小于在b點(diǎn),所以粒子在。點(diǎn)的加速
度小于在b點(diǎn)的加速度,則D錯(cuò)誤;
故選Bo
11.恒流源可為電路提供恒定電流如圖所示的電路中,R為定值電阻,電流表、電壓表
為理想電表,導(dǎo)線電阻不計(jì)。調(diào)節(jié)變阻器&接入電路的阻值,記錄電流表、電壓表的示數(shù)
并依次記錄在下表中。由數(shù)據(jù)可以判斷()
iiI@T1
恒流源R(V)R,.<~
序號(hào)12345678
U(V)14.012.010.08.06.04.02.00
/(A)0.300.400.500.600.700.800.901.00
A.實(shí)驗(yàn)過程中&逐漸增大
B.電路中定值電阻R的阻值為20。
C.恒流源提供的恒定電流/。為2.00A
D.實(shí)驗(yàn)過程中恒流源輸出功率不變
【答案】B
【解析】
A.由部分電路歐姆定律&=半知,由表中數(shù)據(jù)可以看出電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大,
故電壓與電流比值減小,故實(shí)驗(yàn)過程中&逐漸減小,故A錯(cuò)誤;
BC.由題意電流不變,且電阻R與乙兩端電壓相等,即
—)R
U2=(IO-I2)R
代入數(shù)據(jù)得
7?=200
Zo=l.OOA
故B正確,C錯(cuò)誤;
D.實(shí)驗(yàn)過程中恒流源輸出功率為尸=U/。,因?yàn)檩敵鲭妷杭措妷罕硎緮?shù),故U減小,故恒
流源輸出功率減小,故D錯(cuò)誤。
故選B。
12.如圖所示,勁度系數(shù)為〃的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端與置于水平面上質(zhì)量為加
的物體接觸(未連接),彈簧水平且無形變。用水平力緩慢推動(dòng)物體,在彈性限度內(nèi)彈簧長(zhǎng)
度被壓縮了此時(shí)物體靜止。撤去F后,物體開始向左運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的最大距離為4枇。物
體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為“,重力加速度為g。則()
A.撤去F后,物體先做勻加速運(yùn)動(dòng),再做勻減速運(yùn)動(dòng)
B.撤去尸后,物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為豆
m
C.物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2J2
丫〃g
D.物體開始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為〃加g(x0-半)
k
【答案】D
【解析】
A.撤去尸后,彈簧形變?cè)诨謴?fù)的過程中,彈力逐漸減小,則合力先減小,再增大,最后脫
離彈簧后,保持不變,A錯(cuò)誤;
B.撤去尸后,物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)有
kxQ-jLimg=ma
解得
kxa-pmg
Cl-
tn
B錯(cuò)誤;
C.物體脫離彈簧后,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),逆向得物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
C錯(cuò)誤;
D.速度最大時(shí),合力為零,有
kx-jumg=0
此時(shí)彈簧形變?yōu)?/p>
4加g
A-
k
則該過程中克服摩擦力做的功力
%=〃機(jī)g(xo-卓^)
k
D正確。
故選D。
13.如圖所示,兩個(gè)擺長(zhǎng)均為L(zhǎng)的單擺,擺球A、B質(zhì)量分別為機(jī)八m2,懸點(diǎn)均為。。在
。點(diǎn)正下方0.19工處固定一小釘。初始時(shí)刻B靜止于最低點(diǎn),其擺線緊貼小釘右側(cè),A從圖
示位置由靜止釋放(。足夠?。?,在最低點(diǎn)與B發(fā)生彈性正碰。兩擺在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中均滿
足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)條件,懸線始終保持繃緊狀態(tài)且長(zhǎng)度不變,擺球可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)碰撞時(shí)間及空
氣阻力,重力加速度為g。下列選項(xiàng)正確的是()
A.若m尸m2,則A、B在擺動(dòng)過程中最大振幅之比為9:10
則每經(jīng)過1.9萬]:時(shí)間A回到最高點(diǎn)
B.若mi=m2,
C.若機(jī)/>掰2,則A與B第二次碰撞不在最低點(diǎn)
D.若〃則A與B第二次碰撞必在最低點(diǎn)
【答案】D
【解析】
A.若〃〃=小,則兩球彈性正碰后交換速度,所以A、B在擺動(dòng)過程中最大振幅相等,故A
錯(cuò)誤;
B.若mi”,兩球的振動(dòng)完全一樣,所以每經(jīng)過2萬]時(shí)間A回到最高點(diǎn),故B錯(cuò)誤;
C.擺長(zhǎng)為心的單擺,其周期為
擺長(zhǎng)為0.81乙的單擺對(duì)應(yīng)的周期為
r=2%
若例>叱,則碰后A球向右運(yùn)動(dòng),擺長(zhǎng)變?yōu)?.8",B球擺回最低點(diǎn)后向左運(yùn)動(dòng)時(shí),擺長(zhǎng)為
0.81Z,所以兩擺的周期均為
T"=-T+-T'=1.9TT
22
即第一次在最低點(diǎn)碰撞后,經(jīng)過一個(gè)周期發(fā)生第二次碰撞,位置仍然在最低點(diǎn),故C錯(cuò)誤;
D.若〃〃<小,則A與B碰后,A反彈,兩球的擺長(zhǎng)一樣,周期一樣,所以各經(jīng)過半個(gè)周期
后,在最低點(diǎn)發(fā)生第二次碰撞,故D正確。
故選D。
14.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)是研究汞原子能量是否具有量子化特點(diǎn)的重要實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理如圖甲
所示,燈絲K發(fā)射出初速度不計(jì)的電子,K與柵極G間的電場(chǎng)使電子加速,G、A間加有
電壓為0.5V的反向電場(chǎng),使電子減速,電流表的示數(shù)大小間接反映了單位時(shí)間內(nèi)能到達(dá)A
極電子的多少。在原來真空的容器中充稀薄汞蒸氣后,發(fā)現(xiàn)K、G間電壓U每升高4.9V
時(shí),電流表的示數(shù)/就會(huì)顯著下降,如圖乙所示??茖W(xué)家猜測(cè)電流的變化與電子和汞原子
的碰撞有關(guān),玻爾進(jìn)一步指出該現(xiàn)象應(yīng)從汞原子能量量子化的角度去解釋。依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)
果下列判斷合理的是()
f//pA
350.......................「一熱-;
300----------------------
____KG彳250--------------
i—@1
1200-------------A]~T——
1150—4—f————i
ioo—J--J-V——
5o/ML
“1h5V051015(y/v
甲乙
A.電子運(yùn)動(dòng)過程中只可能與汞原子發(fā)生一次碰撞
B.汞原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的能級(jí)之差可能為4.9eV
C.K、G間電子的動(dòng)能越大,越容易使汞原子發(fā)生躍遷
D.K、G間電壓越大,單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)A極的電子數(shù)越多
【答案】B
【解析】
A.電子運(yùn)動(dòng)過程中有可能與汞原子發(fā)生一次,也有可能沒發(fā)生碰撞,還可能發(fā)生多次碰
撞,A錯(cuò)誤;
B.由于電壓U每升高4.9V時(shí),電流表的示數(shù)/就會(huì)顯著下降,說明汞原子基態(tài)和第?激
發(fā)態(tài)之間的能極之差等于4.9eV,B正確;
C.K、G間電子的動(dòng)能越大,根據(jù)乙圖,不一定更使汞原子發(fā)生躍遷,C錯(cuò)誤;
D.K、G間電壓越大,由乙圖可知,單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)A極的電子數(shù)不一定越多,D錯(cuò)
誤。
故選B。
第二部分
本部分共6題,共58分。
15.(9分)
在“測(cè)量金屬絲的電阻率''實(shí)驗(yàn)中,待測(cè)金屬絲的電阻約為6C。
(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,某次測(cè)量如圖所示,其讀數(shù)為mm。
(2)用電流表和電壓表測(cè)量金屬絲的電阻.按如圖連接好電路,用電壓表的接線柱尸先后
與“、方接觸,發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)有較大變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則實(shí)驗(yàn)中電壓表
的接線柱P應(yīng)與點(diǎn)相連(選填力"或
(3)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄了多組數(shù)據(jù),并描繪出U-/圖像,如圖所示,由圖像可知,金屬
絲的電阻約為Qo
(4)設(shè)被測(cè)金屬絲電阻為右,長(zhǎng)度為3直徑的平均值為d,則該金屬材料電阻率的表達(dá)
式為夕=。
(用段、L、d等物理量表示)。
【答案】0.313a6.0至&
4L
【解析】
(1)由螺旋測(cè)微器的讀數(shù)原則可得,直徑為
d=31.3x0.01mm=0.313mm
(2)用電壓表的接線柱P先后與a、6接觸,發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)有較大變化,而電流表的
示數(shù)變化不大,說明電流表的分壓作用明顯,故應(yīng)該將電流表外接,故實(shí)驗(yàn)中電壓表的接線
柱P應(yīng)與〃點(diǎn)相連:
(3)因?yàn)閁-/圖像的斜率即電阻,所以可得
7?=—=^-Q=6.0Q
/0.50
(4)由電阻定律得
R=p—
x1S
S=-7i:d'
4
聯(lián)立得
16.(9分)如圖1所示,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器“可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚€(gè)小球碰撞前
后的動(dòng)量關(guān)系。圖1中的。點(diǎn)為小球拋出點(diǎn)在記錄紙上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí),先使4球多
次從斜軌上位置P靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置E。然后,把半徑相同的8球靜置于
水平軌道的末端,再將A球從斜軌上位置P靜止釋放,與B球相碰后兩球均落在水平地面
上,多次重復(fù)上述/球與5球相碰的過程,分別找到碰后/球和8球落點(diǎn)的平均位置。和
尸。用刻度尺測(cè)量出水平射程°。、OE、OF。測(cè)得工球的質(zhì)量為機(jī)八,8球的質(zhì)量為機(jī)B。
圖1
(1)實(shí)驗(yàn)中,通過測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來代替小球碰撞前后的速度。
①實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件有?
A.兩球的質(zhì)量必須相等B.軌道末端必須水平
C.N球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放
②“通過測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來代替小球碰撞前后的速度”可行的依據(jù)是
A.運(yùn)動(dòng)過程中,小球的機(jī)械能保持不變
B.平拋運(yùn)動(dòng)的下落高度一定,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,水平射程與速度大小成正比
(2)當(dāng)滿足表達(dá)式時(shí),即說明兩球碰撞中動(dòng)量守恒;如果再滿足表達(dá)式時(shí),
則說明兩球的碰撞為彈性碰撞。(用所測(cè)物理量表示)
(3)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)采用另一方案:使用半徑不變、質(zhì)量分別為,機(jī)A、!,”、、!加人的8球。
將/球三次從斜軌上位置尸靜止釋放,分別與三個(gè)質(zhì)量不同的8球相碰,用刻度尺分別測(cè)
量出每次實(shí)驗(yàn)中落點(diǎn)痕跡距離。點(diǎn)的距離OE、OF,記為再、馬、王。將三組數(shù)據(jù)標(biāo)在
圖2
222
【答案】BCBmAOE=mAOD+mROFm^OE=m^OD+mBOFA
【解析】
(DA,為防止碰后小球/反彈,應(yīng)使/的質(zhì)量大于8的質(zhì)量,故A錯(cuò)誤;
B.為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),軌道末端必須水平,故B正確;
C.為保證小球/到軌道末端時(shí)的速度相等,力球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放,
故C正確。
故選BCo
小球做平拋運(yùn)動(dòng)的過程,有
,12
h=2gt
x=vt
整理得
X=
發(fā)現(xiàn),平拋運(yùn)動(dòng)的下落高度一定,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,水平射程與速度大小成正比。
故選Bo
(2)因?yàn)榭捎眯∏蜃銎綊佭\(yùn)動(dòng)的水平射程來代替小球拋出時(shí)的速度,根據(jù)動(dòng)量守恒有
叫%=叫鳴
+mHv2
mAOE=m^OD+mBOF
若碰撞過程為彈性碰撞,則機(jī)械能守恒,有
11212
/團(tuán)八%2=2WAV1+^mBV2
即
12
m^OE=m^OD'+mBOF
(3)因?yàn)榕鲎睬埃騔的速度不變,則球/單獨(dú)落地時(shí)的演一直不變。
根據(jù)
mAx2=wAx,+mRx3
%々?=mxx\+nhxi
整理得
因?yàn)槿M數(shù)據(jù)中球8的質(zhì)量不同,故再-三圖像中,三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率不同,且
代入數(shù)據(jù)得斜率分別為
&=--,右=_,&3=一
'122334
故選Ao
17.(9分)如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框必〃從某一高處由靜止開始下落,在下
落過程中經(jīng)過一個(gè)有水平邊界且兩個(gè)水平邊界之間的距離也為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的磁
感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,方向垂直紙面向里。已知M邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng),
線框質(zhì)量為機(jī),電阻為火,重力加速度為g。忽略空氣阻力。求:
(1)仍邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框中感應(yīng)電流的方向:
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v;
(3)線框穿越磁場(chǎng)的過程中,產(chǎn)生的焦耳熱。。
d_______f
0口
XXXXT
XXXXI
【答案】(1)仍邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向;
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小V為塔;
(3)線框穿越磁場(chǎng)的過程中,產(chǎn)生的焦耳熱Q為2mgL。
【解答】解:(1)由楞次定律知,線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng),有機(jī)g=g,
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=
感應(yīng)電流/=至
R
安培力F*=BIL
聯(lián)立解得:丫=嚶
B2I3
(3)線框穿越磁場(chǎng)的過程中,一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知,系統(tǒng)減小
的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
所以:Q=2mgL
答:(1)h邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向;
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v為喀:
B2I3
(3)線框穿越磁場(chǎng)的過程中,產(chǎn)生的焦耳熱。為2/ng£。
18.(9分)首鋼滑雪大跳臺(tái)(如圖甲所示)又稱“雪飛天”,是北京2022年冬奧會(huì)自由式滑
雪和單板滑雪比賽場(chǎng)地,谷愛凌和蘇翊鳴在此圓夢(mèng)冠軍。為研究滑雪運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)情況,建
立如圖乙所示的模型。跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員從滑道上的/點(diǎn)由靜止滑下,從跳臺(tái)。點(diǎn)沿水平方
向飛出。已知。點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn),N點(diǎn)與。點(diǎn)在豎直方向的距離為心斜坡的傾角為仇運(yùn)
動(dòng)員的質(zhì)量為機(jī)。重力加速度為g。不計(jì)一切摩擦和空氣阻力。求:
(1)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過跳臺(tái)。時(shí)的速度大小v;
(2)從離開。點(diǎn)到落在斜坡上,運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間*
(3)從離開。點(diǎn)到落在斜坡上,運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)量的變化量。
【答案】(I)v=陶;(2)」=2乎tan";G)2%國tan,,方向豎直向下
【解析】
(1)運(yùn)動(dòng)員從4點(diǎn)滑到。點(diǎn),根據(jù)機(jī)械能守恒定律
mgh=—mv2
解得
v=2gh
(2)運(yùn)動(dòng)員從。點(diǎn)到斜坡上,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律
x=vt,y=-g/2,tan0=—
2x
解得
2y12ghtan0
t=
g
(3)運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)到斜坡匕設(shè)動(dòng)量變化量為切,根據(jù)動(dòng)量定理
△p=mgt
可得運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化量大小為
△p-2m^2ghtan0
方向豎直向下
19.(10分)類比是研究問題的常用方法。
(1)情境1:如圖1所示,彈簧振子的平衡位置為。點(diǎn),在夙C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),
小球相對(duì)平衡位置的位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律可用方程x-ycosjl,描述,其中xm為小
球相對(duì)平衡位置O時(shí)的最大位移,m為小球的質(zhì)量,上為彈簧的勁度系數(shù)。請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出
彈簧的彈力尸隨位移x變化的示意圖,并借助尸-x圖像證明彈簧的彈性勢(shì)能”=*.
(2)情境2:如圖3所示,把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)連成電路。先把開關(guān)置于
電源一側(cè),為電容器充電,稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè),組成LC振蕩電路,同時(shí)發(fā)現(xiàn)電容
器極板上電荷量q隨時(shí)間;的變化規(guī)律與情境1中小球位移x隨時(shí)間/的變化規(guī)律類似。已
知電源的電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C,線圈的自感系數(shù)為心
a、類比情境1,證明電容器的電場(chǎng)能%=(;
b、類比情境1和情境2,完成下表。
情境1情境2
x=xmcosJ—/
小球的位移
E=-Li2
線圈的磁場(chǎng)能l誨iS2
M為線圈中電流的瞬時(shí)值)
【答案】,證明過程見解析;(2)a、證明過程見解析;
b、
情境1情境2
q=CEcos—
電容器的電荷量顯
E尸.=~17WV2
小球的動(dòng)能2
(V為小球的瞬時(shí)速度)
【解析】
(I)彈力取向右為正,由夕=日可得,彈簧彈力/隨位移X變化的示意圖如圖甲所示。廣
X圖中,圖線與X軸圍成的面積等于彈力做的功。則小球從位移為X處回到平衡位置的過程
中,彈簧彈力做功
W=-x-kx=—kx'
22
設(shè)小球的位移為x時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為與,根據(jù)功能關(guān)系有
W=Er-Q
所以
圖甲
(2)a.根據(jù)電容器的定義式
可作出電容器電壓U隨電荷量q變化的關(guān)系圖線,如圖乙所示
圖線與夕軸圍成的面積等于充電時(shí)電源對(duì)電容器做的功,也就等于電容器內(nèi)儲(chǔ)存的電場(chǎng)能,
所以
Eq,=-qU=-^―
622C
b.
情境1情境2
X=xcos.一t
m丁
小球的位移Vrnq=CEcos—^1=t
電容器的電荷量位
2
E[a=-Li
2線圈的磁場(chǎng)能2(/為線圈
Ek=—mv
小球的動(dòng)能2
中電流的瞬時(shí)值)
(V為小球的瞬時(shí)速度)
20.(2022?北京?北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬預(yù)測(cè))光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性。愛因
斯坦的光電效應(yīng)理論和康普頓效應(yīng)理論表明,光在某些方面確實(shí)也
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