2023年高考山東卷物理真題(解析版)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

2023年全省普通高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試

物理

注意事項(xiàng):

1.答卷前,考生務(wù)必將自己的姓名、考生號(hào)等填寫(xiě)在答題卡和試卷指定位置。

2.回答選擇題時(shí),選出每小題答案后,用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需

改動(dòng),用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號(hào)?;卮鸱沁x擇題時(shí),將答案寫(xiě)在答題卡上寫(xiě)在

本試卷上無(wú)效。

3.考試結(jié)束后、將本試卷和答題卡一并交回。

一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題3分,共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要

求。

1.“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組發(fā)射升空,對(duì)提升我國(guó)導(dǎo)航定位、深空探測(cè)等

技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級(jí)體系,原子吸收頻率為%的光子從基態(tài)能級(jí)I躍遷

至激發(fā)態(tài)能級(jí)H,然后自發(fā)輻射出頻率為吟的光子,躍遷到鐘躍遷的上能級(jí)2,并在一定條件下可躍遷到

鐘躍遷的下能級(jí)1,實(shí)現(xiàn)受激輻射,發(fā)出鐘激光,最后輻射出頻率為%的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的

C匕)一匕+%D.Vo-V,-V3

【答案】D

【解析】

【詳解】原子吸收頻率為乙光子從基態(tài)能級(jí)I躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)II時(shí)有

,一耳=牝

且從激發(fā)態(tài)能級(jí)II向下躍遷到基態(tài)I的過(guò)程有

En一%=hv]+hv2+hv3

聯(lián)立解得

%=%一匕一%

故選D。

2.餐廳暖盤(pán)車(chē)的儲(chǔ)盤(pán)裝置示意圖如圖所示,三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上,下端

連接托盤(pán)。托盤(pán)上疊放若干相同的盤(pán)子,取走一個(gè)盤(pán)子,穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平。已知單個(gè)盤(pán)子的質(zhì)

量為300g,相鄰兩盤(pán)間距1.0cm,重力加速度大小取10m/s2。彈簧始終在彈性限度內(nèi),每根彈簧的勁度系

B.lOON/mC.200N/mD.300N/m

【答案】B

【解析】

【詳解】由題知,取走一個(gè)盤(pán)子,穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平,則說(shuō)明一個(gè)盤(pán)子的重力可以使彈簧形變相

鄰兩盤(pán)間距,則有

mg=3-kx

解得

k=100N/m

故選B。

3.牛頓認(rèn)為物體落地是由于地球?qū)ξ矬w的吸引,這種吸引力可能與天體間(如地球與月球)的引力具有相

同的性質(zhì)、且都滿足尸區(qū)尸。已知地月之間的距離「大約是地球半徑的60倍,地球表面的重力加速度

為g,根據(jù)牛頓的猜想,月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為()

B.30端D.120兀產(chǎn)

A3。喘C.120無(wú)-

【答案】C

【解析】

【詳解】設(shè)地球半徑為R,由題知,地球表面的重力加速度為g,則有

R2

月球繞地球公轉(zhuǎn)有

4n-

加月下丁

r=60R

聯(lián)立有

T=120兀

故選C。

4.《天工開(kāi)物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車(chē)往稻田里引水的場(chǎng)景.引水過(guò)程簡(jiǎn)化如下:兩個(gè)半徑

均為R的水輪,以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。水筒在筒車(chē)上均勻排布,單位長(zhǎng)度上有〃個(gè),與水輪間無(wú)相對(duì)滑

動(dòng)。每個(gè)水筒離開(kāi)水面時(shí)裝有質(zhì)量為〃?的水,其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田。當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

加速度為g,則筒車(chē)對(duì)灌入稻田的水做功的功率為()

2nmeco~RH?3nmgcoRH3mngarRH八

AA------2---------B.---------------C.------2----------D.nmgmRII

【答案】B

【解析】

【詳解】由題知,水筒在筒車(chē)上均勻排布,單位長(zhǎng)度上有〃個(gè),且每個(gè)水筒離開(kāi)水面時(shí)裝有質(zhì)量為,"的

水、其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田,則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入農(nóng)田的水的總質(zhì)量為

m總=2nRnmx60%=1.2nRnm

則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入稻田的水克服重力做的功

W=1

則筒車(chē)對(duì)灌入稻田水做功的功率為

T

(o

聯(lián)立有

3nmgcoRH

r二------------------------

5

故選Bo

5.如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán),C為待測(cè)柱形樣品,C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平

面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板,會(huì)形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)

A.劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動(dòng)

C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動(dòng)

【答案】A

【解析】

【詳解】由題知,C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí),G增長(zhǎng)的高度大于C增長(zhǎng)的高度,則

劈形空氣層的厚度變大,且同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng),則條紋向左移動(dòng)。

故選A。

6.如圖所示,電動(dòng)公交車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)站,連續(xù)經(jīng)過(guò)R、S、T三點(diǎn),已知ST間的距離是HS的兩

倍,RS段的平均速度是10m/s,ST段的平均速度是5m/s,則公交車(chē)經(jīng)過(guò)T點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為()

RST

A.3m/sB.2m/sC.Im/sD.0.5m/s

【答案】c

【解析】

【詳解】由題知,電動(dòng)公交車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),且設(shè)RS間的距離為X,則根據(jù)題意有

2x_vs+vT

VRSVST

4一2

聯(lián)立解得

t2-4/1,VT-V/?—10

再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系有

VT=VR—a'5t\

at\=2m/s

其中還有

解得

VR-llm/s

聯(lián)立解得

VT=1m/s

故選C。

7.某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示,發(fā)電機(jī)的輸出電壓Ui=250V,輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比

M3:“4=50:1,輸電線總電阻R=62.5。。其余線路電阻不計(jì),用戶端電壓U4=220V,功率88kW,所有

變壓器均為理想變壓器。下列說(shuō)法正確的是()

A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kWD,升壓變壓器的匝數(shù)比/2=1:44

【答案】C

【解析】

【詳解】A.由題知,發(fā)電機(jī)的輸出電壓Ui=250V,輸出功率500kW,則有

P

L=—=2X103A

5

A錯(cuò)誤;

BD.由題知,用戶端電壓a=220V,功率88kW,則有

u3__£L_&

U4I3n4

P'=U4I4

聯(lián)立解得

/4=400A,/3=8A,U3=11000V

則輸電線上損失的功率為

p損=&/?=4kW

Uz=U3+/3R=11500V

U.n,

再根據(jù)h=」,解得

U2的

5.=±

n246

BD錯(cuò)誤;

C.根據(jù)理想變壓器無(wú)功率損失有

P=S/3+尸肺

代入數(shù)據(jù)有

p韜=408kW

C正確。

故選C。

8.質(zhì)量為M的玩具動(dòng)力小車(chē)在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí),牽引力尸和受到的阻力/均為恒力,如圖所示,小車(chē)用一

根不可伸長(zhǎng)的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車(chē)拖動(dòng)物體行駛的位移為$時(shí),小車(chē)達(dá)到額

定功率,輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時(shí)間后停下,其總位移為S2。物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)

不變,不計(jì)空氣阻力。小車(chē)的額定功率尸。為()

m,M

―................

//ZZZZ/ZZZ///ZZZ/ZZ/Z/Z//ZZZZZZ

Ap尸(DG-sJSiB]2」(一―年⑸一SJE

V(M+m)S-mS

"\(M+m)S2-MS,2x

22

r/2F(F-/)(S2-S,)S2nl2F(F-f)(S2-Sl)S2

(A/+—MS](M+m)S2+mSl

【答案】A

【解析】

【詳解】設(shè)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃,當(dāng)小車(chē)拖動(dòng)物體行駛的位移為S的過(guò)程中有

聲二2asi

Po=Fv

輕繩從物體上脫落后

所隔

盧二2〃2(S2—S1)

聯(lián)立有

2尸(E_/)(S2_SJS]

(M+m)S2-MS}

故選Ao

二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,

全部選對(duì)得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。

9.一定質(zhì)量的理想氣體,初始溫度為300K,壓強(qiáng)為lxl()5pa。經(jīng)等容過(guò)程,該氣體吸收400J的熱量后

溫度上升1()()K:若經(jīng)等壓過(guò)程,需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。下列說(shuō)法正確的是

()

A.初始狀態(tài)下,氣體的體積為6LB.等壓過(guò)程中,氣體對(duì)外做功400J

C.等壓過(guò)程中,氣體體積增加了原體積的D.兩個(gè)過(guò)程中,氣體的內(nèi)能增加量都為400J

【答案】AD

【解析】

【詳解】C.令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強(qiáng),體積和溫度分別為

p=p°,K=%,7;=300K

等容過(guò)程為狀態(tài)二

%=?,%=■=%,(=400K

等壓過(guò)程為狀態(tài)三

P3=Po,%=?,n=4OOK

由理想氣體狀態(tài)方程可得

P1X_。2匕_,3匕

不一了一了

解得

4,4

〃2=5〃o,X=]%

體積增加了原來(lái)的」,C錯(cuò)誤;

3

D.等容過(guò)程中氣體做功為零,由熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q=4()()J

兩個(gè)過(guò)程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同,因此內(nèi)能增加都為400J,D正確;

AB.等壓過(guò)程內(nèi)能增加了400J,吸收熱量為600J,由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對(duì)外做功為200J,即做功

的大小為

W=P°臣f[=200J

解得

匕=6L

A正確B錯(cuò)誤;

故選AD。

10.如圖所示,沿水平方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),依次通過(guò)相距L的A、B兩點(diǎn)。已知質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的位移大

小為振幅的一半,B點(diǎn)位移大小是A點(diǎn)的石倍,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),,時(shí)刻第二次經(jīng)過(guò)B點(diǎn),該振

動(dòng)的振幅和周期可能是()

力-B

----------?---------.

2L2L*2L122L12

A.-7=—,n3zB.-j=—,4/C.-7=—,——tD.-r=—,——t

V3-1V3-1V3+15V3+17

【答案】BC

【解析】

【詳解】AB.當(dāng)AB兩點(diǎn)在平衡位置的同側(cè)時(shí)有

1...6...

—=Asin(pa,——A=Asm(ph

可得

乃乃一生2萬(wàn)

%或者乃行

2萬(wàn)

因此可知第二次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)處=飛-,

271

—71------

3―=/

2萬(wàn)

解得

T=4t

此時(shí)位移關(guān)系為

6A1一

—A—A=L

22

解得

2L

1-V3-1

故A錯(cuò)誤,B正確;

CD.當(dāng)AB兩點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)時(shí)有

-A=Asin(p“弓A=Asin(ph

解得

S777T27r

心=一不或者%=(由圖中運(yùn)動(dòng)方向舍去),或者%=一£

633

當(dāng)?shù)诙谓?jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)必=會(huì),則

------=r

2萬(wàn)

解得

5

此時(shí)位移關(guān)系為

正"』

22

解得

2L

A

A/3+1

C正確D錯(cuò)誤;

故選BC?

H.如圖所示,正六棱柱上下底面的中心為。和O',A、。兩點(diǎn)分別固定等量異號(hào)的點(diǎn)電荷,下列說(shuō)法正

A.F'點(diǎn)與C'點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等

B.3'點(diǎn)與£點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同

c.A'點(diǎn)與F'點(diǎn)的電勢(shì)差小于O'點(diǎn)與點(diǎn)的電勢(shì)差

D.將試探電荷+4由F點(diǎn)沿直線移動(dòng)到。點(diǎn),其電勢(shì)能先增大后減小

【答案】ACD

【解析】

【詳解】D.將六棱柱的上表面拿出

由幾何條件可知正電荷在。F中點(diǎn)K的場(chǎng)強(qiáng)方向垂直O(jiān)F,則K點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)與。尸的夾角為銳角,在F點(diǎn)、

的場(chǎng)強(qiáng)和OF的夾角為鈍角,因此將正電荷從F移到。點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大

后減小,D正確;

C.由等量異種電荷的電勢(shì)分布可知

9.=9>0,/爐=一/<0,90=0,(PF>°

因此

(pA-(pF=<p-<PF<<pd-<PD=<p

C正確;

AB.由等量異種電荷的對(duì)稱性可知F'和C電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,?和£'電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,A正確B錯(cuò)

誤;

故選ACD。

12.足夠長(zhǎng)U形導(dǎo)軌平置在光滑水平絕緣桌面上,寬為1m,電阻不計(jì)。質(zhì)量為1kg、長(zhǎng)為1m、電阻為

的導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌形成矩形回路并始終接觸良好,I和II區(qū)域內(nèi)分別存在豎直方向的

勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為g和其中用=2T,方向向下。用不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)固定輕滑輪將導(dǎo)

軌C£>段中點(diǎn)與質(zhì)量為0.1kg的重物相連,繩與CO垂直且平行于桌面。如圖所示,某時(shí)刻MMCD同時(shí)

分別進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域I和II并做勻速直線運(yùn)動(dòng),MN、C。與磁場(chǎng)邊界平行。MN的速度匕=2m/s,CD的速

度為匕且3>匕,MN和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。重力加速度大小取lOm/s),下列說(shuō)法正確的是

A.當(dāng)?shù)姆较蛳蛏螧.當(dāng)?shù)姆较蛳蛳翪.v2=5m/sD.v2=3m/s

【答案】BD

【解析】

【詳解】AB.導(dǎo)軌的速度彩>4,因此對(duì)導(dǎo)體棒受力分析可知導(dǎo)體棒受到向右的摩擦力以及向左的安培

力,摩擦力大小為

f=Mg=2N

導(dǎo)體棒的安培力大小為

6=/=2N

由左手定則可知導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镹fMfOfCfN,導(dǎo)體框受到向左的摩擦力,向右的拉力和

向右的安培力,安培力大小為

K=/_恤g=lN

由左手定則可知B2的方向?yàn)榇怪敝泵嫦蚶铮珹錯(cuò)誤B正確;

CD.對(duì)導(dǎo)體棒分析

R=BJL

對(duì)導(dǎo)體框分析

F2=BJL

電路中的電流為

_B.LVj-BLV

1—22

r

聯(lián)立解得

v2=3m/s

C錯(cuò)誤D正確;

故選BD。

三、非選擇題:本題共6小題,共60分。

13.利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵

架臺(tái)上,注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣,下端通過(guò)塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連。活塞上端固定一托盤(pán),托盤(pán)

中放入祛碼,待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄氣體壓強(qiáng)〃和體積V(等于注射器示數(shù)%與塑料管容積AV之

和),逐次增加祛碼質(zhì)量,采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。

八p/(xl0,pa)

220

TTT吩一7十!■十TT十卜.

/

十卜"/

200

-T十卜十十卜-i-H:-:-

”+I十}十:一十|"十七

-1--T-r-"TTI-'-r-T-r-rn-

180

TYd十--J-fTT44-J-4-/-4-P-N-

—-5T-

160>*

十“卜

T”-}"十一T-l■十十

X

140,?,?1'1'

/十+-

.十日_卜/十卜-:十斗十!吩一

7十十卜“-H:--十卜-H-

120

X士中二

-1--r-?Tr-r,-r-r1-1--r1-7-r---1-1-r-r-m-

--J-;-!--:-

60708090100],,

-(xlO-3mL')

圖甲圖乙

回答以下問(wèn)題:

(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,說(shuō)明在等溫情況下,一定質(zhì)量的

氣體?

A.P與V成正比B.P與上成正比

(2)若氣體被壓縮到V=l().()mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為Pa(保留3位有效數(shù)

字)。

(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了△V,則在計(jì)算pV乘積時(shí),他的計(jì)算結(jié)果與同組

正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨。的增大而(填“增大”或“減小”)o

【答案】①.B②.204x1()3③.增大

【解析】

【詳解】(1)[1]在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,說(shuō)明在等溫情況下,一

定質(zhì)量的氣體,P與1成正比。

故選Bo

(2)[2]若氣體被壓縮到V=10.0mL,則有

-=-mL7'=100x10-3mL-'

V10.0

由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為

p=204xl03Pa

(3)[3]某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了AV,則在計(jì)算pV乘積時(shí),根據(jù)

p(Va+^V)-pVa=p^V

可知他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨〃的增大而增大。

14.電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車(chē),風(fēng)、光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用.某同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲所示電路,

探究不同電壓下電容器的充、放電過(guò)程,器材如下:

電容器c(額定電壓iov,電容標(biāo)識(shí)不清);

電源E(電動(dòng)勢(shì)12V,內(nèi)阻不計(jì));

電阻箱R1(阻值0?99999.90);

滑動(dòng)變阻器&(最大阻值20Q,額定電流2A);

電壓表V(量程15V,內(nèi)阻很大);

發(fā)光二極管D:D2,開(kāi)關(guān)S「S2,電流傳感器,計(jì)算機(jī),導(dǎo)線若干。

(1)按照?qǐng)D甲連接電路,閉合開(kāi)關(guān)S「若要升高電容器充電電壓,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向端滑

動(dòng)(填"a”或"b”)。

(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置,電壓表表盤(pán)如圖乙所示,示數(shù)為V(保留1位小數(shù))。

(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置,電壓表示數(shù)為8.0V時(shí),開(kāi)關(guān)S2擲向1,得到電容器充電過(guò)程的

/-r圖像,如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小''實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法,根據(jù)圖像可估

算出充電結(jié)束后,電容器存儲(chǔ)的電荷量為C(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(4)本電路中所使用電容器的電容約為F(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(5)電容器充電后,將開(kāi)關(guān)52擲向2,發(fā)光二極管(填“DJ或"D2”)閃光。

【答案】①b

6.5(3).3.5x10-3④.4.4xlC)-4⑤.D,

【解析】

【詳解】(1)[1]滑動(dòng)變阻器分壓式接法,故向b端滑動(dòng)充電電壓升高;

(2)⑵量程15V,每個(gè)小格0.5V,(估讀,故6.5V;

(3)[3]/圖像所圍的面積,等于電容器存儲(chǔ)的電荷量,35個(gè)小格,故電容器存儲(chǔ)的電荷量為3.5x10-3

C;

(4)[4J由電容的定義式C噂得:C^^xlO^C;

(5)⑸開(kāi)關(guān)S2擲向2,電容器放電,故D1閃光。

15.電磁炮滅火消防車(chē)(圖甲)采用電磁彈射技術(shù)投射滅火彈進(jìn)入高層建筑快速滅火。電容器儲(chǔ)存的能量

通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成滅火彈的動(dòng)能,設(shè)置儲(chǔ)能電容器的工作電壓可獲得所需的滅火彈出膛速度。如圖乙所

示,若電磁炮正對(duì)高樓,與高樓之間的水平距離L=60m,滅火彈出膛速度1=50m/s,方向與水平面

夾角,=53°,不計(jì)炮口離地面高度及空氣阻力,取重力加速度大小g=10m/s2,sin53°=0.8?

(1)求滅火彈擊中高樓位置距地面的高度”;

(2)已知電容器儲(chǔ)存的電能七=3。。2,轉(zhuǎn)化為滅火彈動(dòng)能的效率〃=15%,滅火彈的質(zhì)量為3kg,電

容C=2.5xl01F,電容器工作電壓U應(yīng)設(shè)置為多少?

【答案】(1)60m;(2)t/=1000V2V

【解析】

【詳解】(1)滅火彈做斜向上拋運(yùn)動(dòng),則水平方向上有

L=%cos0-1

豎直方向上有

1,

H=vos\nOt-^gt~

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得

”=60m

(2)根據(jù)題意可知

1,

2

Ek=t]E=\50/ox-CU

又因?yàn)?/p>

聯(lián)立可得

。=1000回

16.一種反射式光纖位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)微小位移測(cè)量,其部分原理簡(jiǎn)化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱

狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為〃(〃<起)。M、N下端橫截面平齊且與被測(cè)物體

表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測(cè)物體,經(jīng)被測(cè)物體表面鏡面反射至N下端面,N

下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測(cè)物體距離有關(guān)。

(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為6,求。的正弦值;

(2)被測(cè)物體自上而下微小移動(dòng),使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃絲下端面

到被測(cè)物體距離〃的相應(yīng)范圍(只考慮在被測(cè)物體表面反射一次的光線)。

I答案】⑴⑵層

【解析】

【詳解】(1)由題意可知當(dāng)光在兩側(cè)剛好發(fā)生全反射時(shí)從MF端面出射的光與豎直方向夾角最大,設(shè)光在

M下端與豎直方向的偏角為a,此時(shí)

可得

又因?yàn)?/p>

sina

所以

sin(9=〃sina=J7?-1

(2)根據(jù)題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,光路圖如圖所示

祓測(cè)物體表面

則玻璃絲下端面到被測(cè)物體距離b的相應(yīng)范圍應(yīng)該為

4<b<b2

當(dāng)距離最近時(shí)有

tan0=—

當(dāng)距離最遠(yuǎn)時(shí)有

d+2a

tan0=―--

b2

根據(jù)(1)可知

_A/H2-1

tanA0——.r

A/2^7

聯(lián)立可得

r,md\l?-rr

.d+2。I2—rT

所以滿足條件的范圍為

dl2-n2,d+2al2-n2

17.如圖所示,在OWxW2d,()Wy?2d的區(qū)域中,存在沿y軸正方向、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),電

場(chǎng)的周?chē)植贾怪奔埫嫦蛲獾暮愣▌驈?qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為機(jī),電量為q的帶正電粒子從。尸中點(diǎn)A進(jìn)入

電場(chǎng)(不計(jì)粒子重力)。

(1)若粒子初速度為零,粒子從上邊界垂直QN第二次離開(kāi)電場(chǎng)后,垂直NP再次進(jìn)入電場(chǎng),求磁場(chǎng)的磁

感應(yīng)強(qiáng)度8的大??;

(2)若改變電場(chǎng)強(qiáng)度大小,粒子以一定的初速度從A點(diǎn)沿y軸正方向第一次進(jìn)入電場(chǎng)、離開(kāi)電場(chǎng)后從P

點(diǎn)第二次進(jìn)入電場(chǎng),在電場(chǎng)的作用下從。點(diǎn)離開(kāi)。

(i)求改變后電場(chǎng)強(qiáng)度E'的大小和粒子的初速度?;

(ii)通過(guò)計(jì)算判斷粒子能否從P點(diǎn)第三次進(jìn)入電場(chǎng).

y

Q——:N

E

X

【答案】(1)6=6E'=36E(ii)不會(huì)

【解析】

【詳解】(1)由題意粒子在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理有

qE-2d=^mv2

粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有

V2

qvB-m—

R

粒子從上邊界垂直QN第二次離開(kāi)電場(chǎng)后,垂直NP再次進(jìn)入電場(chǎng),軌跡如圖

R4

聯(lián)立可得

mE

6=6

qd

(2)(i)由題意可知,做出粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

6=(2d—力

解得

R.=-d

12

所以有

6=53,。=37

洛倫茲力提供向心力

2

q%B八=m—v,

R,

帶電粒子從A點(diǎn)開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理有

qE?2d=;mv^-;mv1

再一次進(jìn)入電場(chǎng)后做類(lèi)似斜拋運(yùn)動(dòng),沿x方向有

2d=Wcosa-t

沿y方向上有

=v,sina-z+—ar

12

其中根據(jù)牛頓第二定律有

qE'=tna

聯(lián)立以上各式解得

I15產(chǎn)

Vm

(ii)粒子從P到。根據(jù)動(dòng)能定理有

可得從。射出時(shí)的速度為

此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中的半徑

-qB2

根據(jù)其幾何關(guān)系可知對(duì)應(yīng)的圓心坐標(biāo)為

5,一

x=-d,y-^d

2

而圓心與P的距離為

故不會(huì)再?gòu)腜點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)。

18.如圖所示,物塊A和木板B置于水平地面上,固定光滑弧形軌道末端與B的上表面所在平面相切,豎

直擋板P固定在地面上。作用在A上的水平外力,使A與B以相同速度%向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)B的

左端經(jīng)過(guò)軌道末端時(shí),從弧形軌道某處無(wú)初速度下滑的滑塊C恰好到達(dá)最低點(diǎn),并以水平速度V滑上B的

上表面,同時(shí)撤掉外力,此時(shí)B右端與P板的距離為s。已知%=lm/s,v=4m/s,mA==1kg,

/"B=2kg,A與地面間無(wú)摩擦,B與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)必=0.1,C與B間動(dòng)摩擦因數(shù)〃2=0.5,B足夠

長(zhǎng),使得C不會(huì)從B上滑下。B與P、A的碰撞均為彈性碰撞,不計(jì)碰撞時(shí)間,取重力加速度大小

g=10m/s2?

(1)求C下滑的高度H;

(2)與P碰撞前,若B與C能達(dá)到共速,且A、B未發(fā)生碰撞,求s的范圍;

(3)若s=0.48m,求B與P碰撞前,摩擦力對(duì)C做的功W;

(4)若s=o.48m,自C滑上B開(kāi)始至A、B、C三個(gè)物體都達(dá)到平衡狀態(tài),求這三個(gè)物體總動(dòng)量的變化

量”的大小。

C

―>vo

【答案】(1)H=0.8m;(2)0.625m<5<1.707m;(3)-6J;(4)9.02kgm/s

【解析】

【詳解】(1)由題意可知滑塊C靜止滑下過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理有

2

mcgH=^mcv

代入數(shù)據(jù)解得

H=0.8m

(2)滑塊C剛滑上B時(shí)可知C受到水平向左的摩擦力,為

fi=%收8

木板B受到C的摩擦力水平向右,為

fi=%〃kg

B受到地面的摩擦力水平向左,為

工=4(性+%)g

所以滑塊C加速度為

2

ac="""eg=42g=5m/s

mc

木板B的加速度為

=lm/s2

設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間h,B和C共速,有

4-5xr,=1+1xr.

代入數(shù)據(jù)解得

t、-0.5s

木板B的位移

2

SB1=1x0.5+1xlx0.5=0.625m

共同的速度

v共I=1+1x0.5m/s=1.5m/s

此后B和C共同減速,加速度大小為

,=叢生①=1府

+mc

設(shè)再經(jīng)過(guò)f2時(shí)間,物塊A恰好祖上模板B,有

0.625+^1.5r2-|xlx/2=1X(0.5+/2)

整理得

g-r2-0.25=0

解得

1+5/21—5/2r仝土、

t=-------S,3=-----S(舍去)

7222

此時(shí)B的位移

Sjp=0.625+f1.5/2-/x1x

=lx(O.5+r2)=l+^-?1.707m

共同的速度

丫共2=u共I-QBCx與=L5-1m/s

J+f21-J--m--/--s-

綜上可知滿足條件的s范圍為

0.625m<5

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