9.2013年10月13日,第二届翼装飞行世界锦标赛在湖南张家界天门山落幕。
哥伦比亚选手乔纳森·弗德瑞兹以23秒40的成绩夺得冠军。
假设运动员飞行过程开始的一段近似认为匀变速直线运动,方向与水平方向成53°,运动员的加速度为
在下落高度为h的过程中
(A)运动员势能的减少量为
(B)运动员动能的增加量为
(C)运动员动能的增加量为
(D)运动员的机械能减少了
第Ⅱ卷(非选择题共89分)
三、简答题:
本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12题)两部分,共计42分。
请将解答填写在答题卡相应的位置。
【必做题】
10.(8分)同学们在观看了王亚平在神舟十号上测质量的视频后,设计了如下图所示的装置来模拟神舟十号的空间环境测量滑块质量。
气垫导轨上面固定有光电门B,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放,并测量A、B之间的距离L.
(1)利用游标卡尺测得光电门的宽度如图,则光电门宽度
。
(2)利用气垫导轨使得滑块对导轨没有压力是为了模拟宇宙飞船中的
(3)由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=2.0×10-2s,则小车经过光电门时的速度为
_____m/s
(4)根据力传感器的示数F,可求得滑块质量的表达式为
。
11.(10分)某实验研究小组利用下列器材设计出了如图所示实验原理图
A.电源(电动势E和内电阻r未知);电压表V(内阻未知);
B.待测电阻Rx;
C.电阻箱R1和电阻箱R2;
D.单刀单掷开关S1;
E.单刀双掷开关S2;
F.导线若干。
该实验小组根据上面的实验原理图对电阻
、电源电动势和内电阻一进行了测量,请完成下列填空:
(1)将R2调到最大值,闭合S1,将S2接到1位置,调节R2,使电压表有较大读数U1。
(2)保持S1闭合,将S2接到2位置,保证电阻箱阻值不变,调节电阻箱,使电压表的读数仍为U1,此时读出两个电阻箱阻值分别为R1和R2,则待测电阻Rx的阻值为。
(3)调整R1,再次读出电压表的值为U2及R1的值为
。
根据以上数据写出电源电动势E=,内电阻r=。
12.【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两小题,并在相应的答题区域内作答。
若多做,则按A、B两小题评分。
A.[选修3-3](12分)
如图所示,一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a。
已知a、c的连线平行于横轴,b、d连线垂直于横轴。
(1)对于该气体的状态变化过程,下列说法正确的是。
(A)状态b的压强大于状态c的压强
(B)从状态a到状态b,气体分子的平均动能逐渐减小
(C)从状态c到状态d,气体的体积减小,内能增大
(D)从状态d到状态a,气体对外界做功
(2)从状态b到状态c,气体(选填“吸收”或“放出”)热量;若在从状态b到状态d的过程中,气体对外做功40kJ,那么气体在该过程中吸收的热量为kJ。
(3)空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水份越来越少,人会感觉干燥。
某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103cm3。
已知水的密度
=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1。
试求该液化水中含有水分子的总数N。
(结果保留一位有效数字)
B.[选修3-4](12分)
(1)下列说法正确的是。
(A)相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
(B)声源向静止的观察者运动,观察者接收到的频率小于声源的频率
(C)用同一装置观察光的双缝干涉现象,蓝光的相邻条纹间距比红光的大
(D)拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
(2)若单摆的摆长不变,摆球的质量变大,摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°,则单摆振动的频率,振幅。
(选填“改变”或“不变”)
(3)如图所示,一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上,将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上。
若单色光沿纸面从真空中以入射角i=60°,从MN表面射入时,光通过玻璃砖的时间为t;若保持入射光的方向不变,现撤去玻璃砖,光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t,求这块玻璃砖对该入射光的折射率。
C.[选修3-5](12分)
(1)下列说法正确的是。
(A)在光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光强无关,只随入射光的频率增大而增大
(B)一个动量为p的电子对应的物质波波长为hp(h为普朗克常量)
(C)氡的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
(D)随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较长方向移动
(2)氢原子的能级如图所示,当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时,辐射的光子照射在某金属上,刚好能发生光电效应,则该金属的逸出功为eV。
现有一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有种。
(3)如图a所示,在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车,甲车系一穿过打点计时器的纸带,当甲车受到水平向右的瞬时冲量时,随即启动打点计时器,甲车运动一段距离后,与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动,纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图b所示,电源频率为50Hz,求甲、乙两车的质量比m甲∶m乙。
四、计算题:
本题共3小题,共计47分。
解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。
只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(15分)如图所示。
竖直放置的间距为L的两平行光滑导轨,上端连接一个阻值为R的电阻,在导轨的MN位置以下有垂直纸面向里的磁场,在MN处的磁感应强度为B0,在MN下方的磁场沿Y轴方向每单位长度磁感应强度减少kT。
现有一质量为m,电阻也是R的金属棒,从距离MN为h的上方紧贴导轨自由下落,然后进入磁场区域继续下落h的过程中,能使得电阻R上的电功率保持不变(不计一切摩擦)求:
(1)电阻R上的电功率;
(2)从MN位置再下降h时,金属棒的速度v;
(3)从MN位置再下降h所用的时间t。
14.(16分)如图所示,质量为M的斜劈静止于粗糙水平地面上,质量为m的滑块在斜面上匀速下滑,已知斜面足够长,倾角为θ,某时刻对滑块m施加一个与斜面夹角为φ的力F,滑块开始加速下滑,重力加速度取g,求:
(1)滑块m的加速度a;
(2)M受到的地面的摩擦力f;
(3)讨论将外力F逆时针转过90º的过程中,若滑块m一直下滑,地面对M的摩擦力f的变化情况。
15.(16分)如图所示,在竖直平面坐标系xOy的第一象限与第二象限虚线右侧空间内有垂直平面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场,其磁感应强度大小和电场强度大小分别为B和E,第四象限内有垂直于平面向里的水平匀强电场,电场强度大小也为E,第三象限内有一绝缘光滑竖直的半圆轨道,轨道半径为R,最高点与坐标原点O相切,最低点与绝缘光滑水平面相切于N,在第二象限虚线上某点P处有一质量为m的带电小球(重力不可忽略),沿与竖直方向成30°角斜向右上方进入正交的电场和磁场区域恰好做匀速圆周运动,且恰好通过坐标原点O,并沿水平方向切入半圆轨道并恰好能始终沿半圆轨道内侧运动,过N点后沿水平方向进入第四象限的电场中,已知重力加速度为g。
(1)判断小球的带电性质并求出带电荷量;
(2)求出入射点P的坐标;
(3)从小球通过N点开始计时,经时间t=
,小球距O点的距离s为多远?