第Ⅱ卷
包括必考题和选考题两部分。
(一)必考题
22.(6分)在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图所示。
闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):
(1)若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是_____(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。
(2)若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障。
先将选择开关旋至____档(填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”),再将____(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱,多用电表的示数依次是0、E、E,则发生故障的是_____(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。
23.(9分)如图1所示,重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况,利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验,重物质量m,小车质量M已通过实验测得。
(1)打点计时器使用的电源是________(填选项前的字母).
A.交流电源B.直流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是________(填选项前的字母).
A.不挂重物,小车静止放在木板上,把长木板右端逐渐垫高,直到小车开始运动,不再改变右端高度,即认为平衡了摩擦力和其他阻力
B.小车静止放在木板上,挂上重物,给重物下边再逐渐添加钩码,观察小车能否运动,小车能向下运动时,即认为平衡了摩擦力和其他阻力
C.不挂重物,把长木板右端逐渐垫高,打开电源,轻推小车,通过观察小车运动后打点计时器打点是否均匀,如果均匀,则认为平衡了摩擦力和其他阻力。
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C……各点到O点的距离分别为x1、x2、x3……,如图2所示.
图2
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功WOB=________,打B点时小车的动能为EkB=________.
(4)选取纸带上不同点,可以通过作Ek-W来探究动能定理。
假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,该同学仍然认为小车所受拉力大小为mg,则从理论上分析,小车的动能Ek与拉力对小车做功W的图像可能图3中的_______。
图3
24.(14分)质量m=2kg的滑块以初速度v0=4.0m/s从斜面底端开始沿斜面向上运动,滑块运动过程中受到一个与速度共线的恒力F作用,经t1=2.0s时间滑块的速度减为零,此时撤去F力,滑块又沿斜面向下滑动。
已知斜面的倾角θ=37°,滑块运动过程中始终没有离开斜面,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5.(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)滑块上滑过程的加速度大小和方向;
(2)恒力F的大小和方向;
(3)撤去F后,滑块滑到斜面底部的时间t2。
25.(18分)如图,两个水平宽度均为d=0.2m的相邻区域Ⅰ、Ⅱ存在磁场和电场,其中区域Ⅰ有匀强磁场,方向垂直纸面向外,磁感应强度B=0.1T,区域Ⅱ有水平向左的匀强电场E。
某带正电微粒从区域Ⅰ的左侧某点射入磁场,入射速度大小v=103m/s,与水平方向成30°。
已知微粒的比荷,不计重力。
(1)为了使微粒不从Ⅱ区域的右侧射出电场,匀强电场的电场强度E至少为多大?
(2)现将区域Ⅰ的磁感应强度改变为B'=0.2T,通过调节E的大小,微粒在整个场区运动的时间不同,求微粒从进入到射出场区的最长时间。
(结果用根式表示)
30°
B
E
Ⅰ
Ⅱ
d
v
d
(二)选考题
33.【物理——选修3-3】(15分)
(1)(5分)下列说法正确的是___________(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.一定质量的气体,在压强不变时,单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而减少
B.知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可以估算出该气体中分子间的平均距离
C.若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量,则气体内能可能减小
D.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
E.液体表面具有收缩的趋势,是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏的缘故
(2)(10分)如图,两个圆柱形气缸平放在水平地面上并固定,两个气缸通过活塞各封闭一定量的气体,封闭气缸的活塞通过刚性杆相连,起初两边封闭气体的长度都为d,左、右气缸的横截面积分别为2S和S,气缸内壁光滑,两边封闭气体及外界气体压强均为p0,现给刚性杆施加向右的力,使活塞向右缓慢移动,问当活塞向右移动时,施于杆的向右的外力多大?
34.【物理——选修3-4】(15分)
(1)(5分)如图,O点为简谐横波的波源,a、b、c为介质中的质点Oa=3m,Ob=4m,Oc=6m。
t=0时,波源O由平衡位置开始竖直向下振动,振幅为5cm,产生的波从O点分别沿x轴向正方向和负方向传擂,t=6s时质点a第一次到达最高点,同时质点c刚好开始振动。
则下列说法中正确的是___________(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)
x
O
a
b
c
A.该波的周期为4s
B.0~10s内,质点b走过的路程是0.3m
C.该波的波速为0.75m/s
D.t=6s时质点b经过平衡位置向上运动
E.当质点c向下运动时,质点a一定向上运动
(2)(10分)柱形玻璃砖的横截面OAB是半径为R的圆弧。
一束激光从OA边距O点的P点垂直于界面入射后,发现OB边有出射光,出射方向与OB边成45°,已知光在空气中传播速度为c,不计多次反射与折射,求
①玻璃对此激光的折射率;
②从OA边入射到从OB边射出,光在介质中的传播时间。
参考答案
14.C15.D16.A17.C18.B19.AD20.AC21.BC
22.(6分)
(1)待测金属丝(2分)
(2)直流电压10V(1分),红(1分),滑动变阻器(2分)
23.(9分)
(1)A(1分)
(2)C(2分)(3)mgx2(2分),(2分)(4)D(2分)
24.(14分)解:
(1)设沿斜面向上为正方向,滑块上滑过程中加速度大小
a1==m/s2=2.0m/s2
因为滑块减速上滑,所以加速度的方向沿斜面向下.
(2)设F沿斜面向上,则mgsinθ+μmgcosθ-F=ma1
代入数据解得F=16N,方向沿斜面向上.
(3)滑块沿斜面上升的距离
则滑块沿斜面下滑的距离也是s=4m
设滑块沿斜面下滑的加速度为a2,则由牛顿定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma2
代入数据解得a2=2m/s2
由运动学公式为解得2.0s
25.(18分)解:
(1)粒子在磁场中做圆周运动,有
,得,代入数据解得R=0.4m
由题知d=0.2m则R=2d,
由几何关系得,粒子在磁场中圆运动的圆心在磁场的右边界线,粒子平行于电场射入电场,粒子运动轨迹如答图1所示。
粒子进入电场时,初速度大小为v,粒子在电场中向右做匀减速直线运动,要使粒子不射出电场,粒子在电场中运动距离应小于d,考虑临界,由动能定理有:
解得
代入数据得E=1.0×102V/m
(2),当将磁感应强度变为B'时,
代入数据得,微粒的运动半径为R'=0.2m
由几何关系得,微粒运动的圆心恰好在磁场区域的正中间,微粒在磁场中出射点与入射点在同一水平线,且出射速度方向与水平方向夹角为θ=30°。
粒子进入电场做类斜抛运动,经分析知,粒子在场区运动的最长时间即粒子轨迹恰好与电场右边界相切,如答图2所示。
30°
B
E
Ⅰ
v
O'
答图2
θ
O''
从粒子进入磁场到射入电场运动时间
粒子在电场中运动总时间为t2,考虑类斜抛轨迹对称,对水平方向列方程