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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
且
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)
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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?
乙
【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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