資源簡介
2025屆廣東省惠州市高三上學期第三次調研考試物理試題
1.(2025·惠州模擬)2024年是量子力學誕生一百周年,量子力學已經對多個領域產生了深遠的影響,包括物理學、化學、計算機科學、通信技術和生物學,已成為現代科學的重要基石之一、下列與量子力學的奠基性事件有關的說法中正確的是( )
A.光電效應現象表明光具有波動性
B.實物粒子只具有粒子性而不具有波動性
C.玻爾的原子理論成功解釋了氫原子的光譜現象
D.愛因斯坦的光子假說認為光的能量是可以連續變化的
【答案】C
【知識點】玻爾理論與氫原子的能級躍遷;物理學史
【解析】【解答】A.光電效應現象表明光具有粒子性,故A錯誤;
B.德布羅意的物質波假設認為運動的實物粒子都具有波粒二象性,B錯誤;
C.玻爾的原子理論成功解釋了氫原子的光譜現象,故C正確;
D.愛因斯坦的光子假說認為光的能量是一份一份的,不是連續變化的,故D錯誤;
故選C。
【分析】A、光電效應現象表明光具有粒子性;
B、德布羅意的物質波假設認為運動的實物粒子都具有波粒二象性;
C、玻爾的原子理論成功解釋了氫原子的光譜現象;
D.愛因斯坦的光子假說認為光的能量是一份一份的,不是連續變化的。
2.(2025·惠州模擬)某同學制作了一個簡易電磁爐,其結構簡圖如圖所示。在線圈上放置一盛有冷水的金屬杯,接通交流電源,一段時間后杯內的水就會沸騰起來。下列說法正確的是( )
A.簡易電磁爐工作時,在金屬杯底部產生渦流
B.使用陶瓷器皿,不影響簡易電磁爐加熱效果
C.僅減小交流電的頻率,簡易電磁爐的功率增大
D.若在輸入端接恒定電流,簡易電磁爐仍能正常工作
【答案】A
【知識點】渦流、電磁阻尼、電磁驅動
【解析】【解答】AB.交流電源產生變化的磁場,通過金屬杯的磁通量發生變化而產生渦流,利用渦流來加熱食物或者水,如果將金屬杯換作陶瓷器皿,將不能再產生渦流,即簡易電磁爐不能正常工作,A正確,B錯誤;
C.僅減小交流電的頻率,根據法拉第電磁感應定律可知,渦流減小,簡易電磁爐的功率減小,C錯誤;
D.輸入端接恒定電流,無法產生感應電流,電磁爐不能正常工作,D錯誤。
故選A。
【分析】AB、交流電源產生變化的磁場,通過金屬杯的磁通量發生變化而產生渦流,來加熱食物或者水,換作陶瓷器皿,不能再產生渦流;
C、根據法拉第電磁感應定律可知,交流電頻率變小,渦流減小,電磁爐的功率減小;
D、恒定電流,無法產生感應電流,電磁爐不能正常工作。
3.(2025·惠州模擬)中國行星際探測器天問二號預計于2025年發射,用于對繞太陽沿橢圓軌道公轉的小行星2016HO3和主帶彗星311P進行探測,地球繞太陽可視為近似圓周運動,如圖所示。已知和繞太陽公轉的軌道半長軸分別為和(為天文單位,即日地之間的距離)。下列說法正確的是( )
A.的公轉周期大于4年
B.的公轉周期比的公轉周期小
C.天問二號探測器在地面上的發射速度將超過第三宇宙速度
D.在相等時間內,2016HO3與太陽連線掃過面積等于311P與太陽連線掃過面積
【答案】B
【知識點】開普勒定律;第一、第二與第三宇宙速度
【解析】【解答】AB.根據開普勒第三定律
可知的公轉周期比的公轉周期小;根據地球的半徑與周期有
解得
年
的公轉周期小于4年,故A錯誤,B正確;
C.天問二號用于對繞太陽沿橢圓軌道公轉的小行星2016HO3和主帶彗星311P進行探測,其圍繞太陽運動,則發射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度,故C錯誤;
D.開普勒第二定律只適用于同一個行星,故D錯誤;
故選B。
【分析】AB、根據高軌低速大周期可知的公轉周期比的公轉周期小;根據地球環繞半徑和周期,由開普勒第三定律求解的公轉周期;
C、天問二號圍繞太陽運動,發射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度;
D、開普勒第二定律只適用于同一個軌道。
4.(2025·惠州模擬)超成像的基本原理是探頭向人體發射一組超聲波,反射波信號由計算機處理形成超圖像。如圖所示為時探頭沿軸正方向在血管內發射的簡諧超聲波圖像,、是這列超聲波上兩個質點,已知超聲波頻率為,則下列說法正確的是( )
A.該超聲波的周期為
B.超聲波在血管中傳播速度為
C.質點N此時振動方向沿軸負方向
D.經一個周期,質點到達M所在位置
【答案】B
【知識點】橫波的圖象;波長、波速與頻率的關系
【解析】【解答】A.超聲波頻率為,則該超聲波的周期為
s
故A錯誤;
B.由圖像可知波長為,則波速為
故B正確;
C.波沿x軸正方向傳播,根據“同側法”可知N此時振動方向沿軸正方向,故C錯誤;
D.質點只能在平衡位置附近上下運動,不能“隨波逐流”,故D錯誤。
故選B。
【分析】A、根據周期與頻率關系求解;
B、由波的圖像求解波長,根據波速公式求解;
C、根據同側法由波的傳播方向確定質點振動方向;
D、質點不隨波遷移。
5.(2025·惠州模擬)戥(děng)子是我國古代一種小型桿秤,圖為使用戥子稱量中藥的模型圖,秤盤和中藥材的總質量為150g,秤桿和秤鉤的總質量為100g,秤砣質量為50g,其余質量忽略不計。當桿秤處于平衡狀態時,對稱地固定在秤盤上三根長度相等的輕繩與豎直方向的夾角均為,重力加速度取,則( )
A.手對提繩的拉力大小為
B.秤鉤對三根輕繩的拉力大小為1N
C.每根輕繩對秤盤的拉力大小均為
D.僅將三根輕繩加長一點,每根輕繩拉力大小不變
【答案】C
【知識點】整體法隔離法
【解析】【解答】A.根據平衡條件手對提繩的拉力大小
故A錯誤;
B.根據平衡條件秤鉤對三根輕繩的拉力大小應等于秤盤和中藥材的總重力1.5N,故B錯誤;
C.對秤盤和中藥材,根據平衡條件
解得
故C正確;
D.僅將三根輕繩加長一點,則輕繩與豎直方向的夾角改變,根據
則拉力大小改變,故D錯誤。
故選 C。
【分析】A、根據平衡條件手對提繩的拉力大小;
B、根據平衡條件秤鉤對三根輕繩的拉力大小應等于秤盤和中藥材的總重力1.5N;
C、對秤盤和中藥材受力分析,根據平衡條件求解輕繩拉力;
D、三根輕繩加長一點,輕繩與豎直方向的夾角改變,根據,則拉力大小改變。
6.(2025·惠州模擬)圖為無人機給洪災地區群眾配送救生圈的情景,圖(b)為該無人機配送過程中在豎直方向運動的圖像(以豎直向上為正方向)。若該無人機在水平方向以較小速度做勻速直線運動,配送救生圈的質量為,取重力加速度,不考慮空氣阻力。關于無人機的運動情況,下列說法正確的是( )
A.無人機在前時間內做直線運動
B.無人機在前時間內上升的最大高度為
C.無人機在第時間內對配送救生圈的拉力為
D.無人機在第末對配送救生圈拉力的功率為
【答案】D
【知識點】功率及其計算;運動學 v-t 圖象
【解析】【解答】A.根據圖像可知,無人機在2s內豎直方向有速度且在變化,豎直方向存在作用力,且水平方向一直有速度且不變化,則作用力方向與速度方向不同,則做曲線運動,故A錯誤;
B.因為圖像的面積表示位移,則4s時高度最大,根據圖像可知無人機在前時間內上升的最大高度
故B錯誤;
C.在第時間內無人機豎直方向無加速度,處于平衡狀態,則對配送救生圈的拉力大小等于救生圈的重力15N,故C錯誤;
D.在1s末救生圈的加速度大小為
根據牛頓第二定律有
解得
拉力的功率
故D正確。
故選D。
【分析】A、前2s,豎直方向勻加速直線運動,水平方向勻速直線運動,無人機做曲線運動;
B、根據v-t圖像面積代表位移,可求解前6s無人機上升高度;
C、第3s內豎直方向勻速運動,拉力大小等于救生圈重力;
D、斜率代表加速度,根據牛頓第二定律求解拉力大小,依據功率公式P=Fv求解。
7.(2025·惠州模擬)如圖所示,勻強磁場垂直于傾斜的光滑平行金屬導軌所在平面,導軌下端連接一個定值電阻,導軌電阻不計,一根金屬棒以初速度緊貼著導軌向上運動,從出發到運動至最高過程中,用分別表示金屬棒的加速度、速度、電流和所受安培力的大小,為運動時間,下列圖像可能正確的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知識點】導體切割磁感線時的感應電動勢
【解析】【解答】ABD.設軌道的寬度為,導體棒沖上斜軌道,受到的安培力平行導軌平面向下,且,
聯立可得
對導體棒根據牛頓第二定律有
由于與反向,可知導體棒在運動到最高點的過程中,在軌道上做加速度逐漸減小的減速運動,由于隨時間不是線性變化,所以可知,隨時間不是均勻減小的,故AD錯誤,B正確;
C.由于導體棒做加速度逐漸減小的減速運動,根據
可知導體棒中的感應電流隨時間是減小的,故C錯誤。
故選B。
【分析】ABD、導體棒沿傾斜軌道向上運動,切割磁感線產生感應電動勢E=BLv,閉合回路產生感應電流,同時金屬棒受到的安培力平行導軌平面向下,聯立求解安培力大小;分析可知金屬棒做加速度減小的減速運動,以此結合圖像分析判斷;
C、由于導體棒做加速度逐漸減小的減速運動,根據,可知導體棒中的感應電流隨時間是減小。
8.(2025·惠州模擬)如圖所示是靜電式空氣凈化器的內部結構簡圖,含塵氣體在通過過濾網進入電離區后使得顆粒物帶上電荷,被吸引到水平放置的集塵盤電極上達到凈化空氣的目的,圖(b)為某一集塵區,是某一微粒運動軌跡上的兩點,不計重力和微粒間的相互作用,保持電極間電壓不變。下列說法正確的是( )
A.該帶電微粒帶負電
B.點場強方向豎直向上
C.該帶電微粒在P點具有的電勢能比點小
D.若僅減小集塵盤兩電極間距離,凈化效果將提高
【答案】B,D
【知識點】帶電粒子在電場中的運動綜合
【解析】【解答】A.該帶電微粒向上偏轉,受電場力向上,可知微粒帶正電,選項A錯誤;
B.電容器下極板帶正電,上極板帶負電,可知點場強方向豎直向上,選項B正確;
C.沿電場線電勢逐漸降低,P點電勢高于Q點,可知該帶正電微粒在P點具有的電勢能比點大,選項C錯誤;
D.若僅減小集塵盤兩電極間距離,兩極板間場強變大,被吸引到集塵盤上的微粒增加,則凈化效果將提高,選項D正確。
故選BD。
【分析】A、上極板帶負電,粒子向上偏轉,粒子帶正電荷;
B、根據上下極板電荷電性可知其內部電場強度方向豎直向上;
C、沿電場線電勢逐漸降低,P點電勢高于Q點,帶正電微粒在P點具有的電勢能比點大;
D、減小集塵板兩極板間距,電場強度增大,電場力增大,凈化效果將提高。
9.(2025·惠州模擬)在夏天高溫天氣下,一輛家用轎車的胎壓監測系統(TPMS)顯示一條輪胎的胎壓為3.20atm(1atm是指1個標準大氣壓)、溫度為。由于胎壓過高會影響行車安全,故快速放出了適量氣體,此時監測系統顯示胎壓為、溫度為,設輪胎內部體積始終保持不變,胎內氣體可視為理想氣體,則下列說法正確的是( )
A.放氣過程中氣體對外做功
B.放氣后,輪胎內部氣體分子平均動能減小
C.此過程中放出的氣體質量是原有氣體質量的
D.放氣后瞬間,輪胎內每個氣體分子的速率都會變小
【答案】A,B,C
【知識點】理想氣體與理想氣體的狀態方程;熱力學第一定律及其應用;溫度和溫標
【解析】【解答】AB.快速放氣時,氣體與外界無熱交換的情況下對外界做了功,則氣體的內能減小,溫度降低,則輪胎內部氣體分子平均動能減小,故AB正確;
C.已知,,,,則快速放出適量氣體的過程,根據
解得
則此過程中放出的氣體質量是原有氣體質量的
故C正確;
D.溫度降低輪胎內氣體分子的平均速率減小,但不是每個氣體分子的速度都變小,故D錯誤。
故選ABC。
【分析】AB、放氣過程氣體體積膨脹對外做功,根據熱力學第一定律,氣體內能減小,溫度降低,氣體分子平均動能減小;
C、根據理想氣體狀態方程求解壓強為 時氣體體積,則此過程中放出的氣體質量與原有氣體質量之比為;
D、溫度降低輪胎內氣體分子的平均速率減小,但不是每個氣體分子的速度都變小。
10.(2025·惠州模擬)如圖所示,某幾個同學在家舉行餐桌“冰壺”比賽,在水平桌面上前后放置質量分別為和的兩易拉罐和(均可視為質點),將易拉罐從左側以某一初速度快速推出,兩易拉罐發生正碰,測得碰后兩易拉罐到停下滑行的距離分別為,若兩易拉罐與桌面間動摩擦因數相同。下列說法正確的是( )
A.兩易拉罐發生的是非彈性碰撞
B.碰后瞬間兩易拉罐的速度之比為
C.碰后瞬間兩易拉罐的動量之比為
D.碰后兩易拉罐與桌面摩擦產生的內能之比為
【答案】A,D
【知識點】碰撞模型
【解析】【解答】AB.根據牛頓第二定律
可知碰后加速度相同根據運動學規律
,
可得碰后瞬間兩易拉罐的速度之比為
根據碰撞過程動量守恒可得
解得
因為
則發生的是非彈性碰撞,故A正確,B錯誤;
C.根據,碰后瞬間兩易拉罐的動量之比為
故C錯誤;
D.碰后兩易拉罐與桌面摩擦產生的內能之比即為碰后的動能之比,為
故D正確。
故選AD 。
【分析】AB、根據牛頓第二定律求解摩擦力產生的加速度,根據運動學方程求解兩易拉罐碰后的速度,和二者速度關系;根據動量守恒定律求解碰后速度與關系,進而驗證動能是否守恒,判斷是否發生彈性碰撞;
C、根據動量定義式和速度關系求解;
D、碰后兩易拉罐與桌面摩擦產生的內能之比即為碰后的動能之比。
11.(2025·惠州模擬)下列是《普通高中物理課程標準》中的三個必做實驗,請回答下列問題。
(1)圖(a)是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置圖。在平衡摩擦力之后,需挑選質量合適的鉤碼,使鉤碼的質量 (選填“遠小于”或“遠大于”)小車的質量;圖(b)是某次實驗得到紙帶的一部分,已知打點計時器的打點周期為,每5個點取一個計數點,測得相鄰計數點之間的距離分別為,則小車加速度大小 。
(2)小雅同學用游標卡尺測量一小球的直徑,如圖(c),讀數前應通過部件 (選填“A”或“B”)鎖定游標尺,該小球的直徑 。
(3)如圖(d)所示為兩小球在斜槽末端碰撞驗證動量守恒定律的實驗。在數據處理過程中要用到圓規,其作用是 ;O是斜槽末端在紙面上的投影點,最終確定P點為球單獨落下的落點,M點和點為兩球相碰后的落點,測得,A、B兩小球質量為,在誤差范圍內,若關系式 成立,即可驗證碰撞過程動量守恒。
【答案】(1)遠小于;
(2)A;16.3
(3)確定碰撞前后兩小球的平均落點或落點;
【知識點】探究加速度與力、質量的關系;驗證動量守恒定律;刻度尺、游標卡尺及螺旋測微器的使用
【解析】【解答】(1)對整體,根據牛頓第二定律
設繩子拉力為,對小車
只有當遠大于時,才可認為,則實驗中要使鉤碼的質量遠小于小車的質量,用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力;
已知打點計時器的打點周期為,每5個點取一個計數點,則相鄰計數點間的時間間隔為
根據逐差相等公式可得加速度大小為
(2)為防止讀數時游標卡尺發生運動,讀數前應鎖定圖(c)中的部件A;
10分度的游標卡尺的精確值為0.1mm,由圖可知讀數為16mm+0.3mm=16.3mm
(3)多次實驗后確定小球的平均落點時,用圓規畫圓,盡可能用最小的圓把各個落點圈住,這個圓的圓心位置代表平均落點;
小球離開軌道后做平拋運動,小球拋出點的高度相同,它們在空中運動時間相等,如果碰撞過程動量守恒,則
兩邊同時乘以,得
即動量守恒要驗證的式子是
綜上:第1空:遠小于;第2空:;第3空:A;第4空:16.3;第5空:確定碰撞前后兩小球的平均落點或落點;第6空:
【分析】(1)m與M為連接體,由牛頓第二定律整體法、隔離法分析求解繩子拉力可知只有當遠大于時,才可認為;根據逐差法求解加速度;
(2)為防止讀數時游標卡尺發生運動,讀數前應鎖定圖(c)中的部件A;根據游標卡尺讀數法正確讀數;
(3)多次實驗后確定小球的平均落點時,用圓規畫圓,盡可能用最小的圓把各個落點圈住,這個圓的圓心位置代表平均落點;根據相同高度的平拋運動射程反映著水平初速的大小,碰撞中動量守恒驗證為:。
(1)[1]對整體,根據牛頓第二定律
設繩子拉力為,對小車
只有當遠大于時,才可認為,則實驗中要使鉤碼的質量遠小于小車的質量,用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力;
[2]已知打點計時器的打點周期為,每5個點取一個計數點,則相鄰計數點間的時間間隔為
根據逐差相等公式可得加速度大小為
(2)[1]為防止讀數時游標卡尺發生運動,讀數前應鎖定圖(c)中的部件A;
[2]10分度的游標卡尺的精確值為0.1mm,由圖可知讀數為16mm+0.3mm=16.3mm
(3)[1]多次實驗后確定小球的平均落點時,用圓規畫圓,盡可能用最小的圓把各個落點圈住,這個圓的圓心位置代表平均落點;
[2]小球離開軌道后做平拋運動,小球拋出點的高度相同,它們在空中運動時間相等,如果碰撞過程動量守恒,則
兩邊同時乘以,得
即動量守恒要驗證的式子是
12.(2025·惠州模擬)某學習小組為探究某種導電膠材料電阻率,將導電膠裝滿圓柱體玻璃管,導電膠兩端通過小金屬片與導線相連,如圖(a)所示。
(1)在裝入導電膠前,用游標卡尺測得玻璃管的內徑為,長度為。
(2)用多用電表粗略測得該導電膠電阻約為,為精確測量,現有如下實驗器材:
A.電源(電動勢為,內阻較小)
B.電壓表V(量程3V,內阻約1000Ω)
C.電流表(量程,內阻約)
D.電流表(量程,內阻約)
E.滑動變阻器(最大阻值為)
F.滑動變阻器(最大阻值為)
該同學選擇上述器材設計了如圖(b)所示的電路,請根據電路圖將圖(c)的實物圖連接完整 ;其中,電流表應選 (選填“”或“”),滑動變阻器應選 (選填“”或“”)
(3)正確連線后,閉合開關,將滑動變阻器調到合適位置,此時電壓表讀數為,電流表讀數為,則該導電膠電阻率的表達式為 。(用表示)
(4)若測得導電膠電阻率比真實值略小,原因可能是 。(寫出一條即可)
【答案】;;;;電流表外接法導致電阻測量值比真實值偏小
【知識點】導體電阻率的測量
【解析】【解答】(2)根據電路圖,連接實物圖如下
電路最大電流約為
則電流表選擇
滑動變阻器采用分壓接法,則選擇總阻值較小的
(3)根據歐姆定律
根據電阻定律
解得
(4)若測得導電膠電阻率比真實值略小,可能是電流表外接法導致的所測電流偏大,從而導致電阻測量值比真實值偏小。
綜上:第1空:;第2空:;第3空:;第4空:;第5空:電流表外接法導致電阻測量值比真實值偏小
【分析】(2)根據伏安法測電阻,小電阻外接法,分壓式供電補充連接電路;根據電路最大電流選擇安培表,根據滑動變阻器分壓式連接選擇電阻小的;
(3)根據歐姆定律和電阻定律聯立求解電阻率;
(4)電流表外接法導致的所測電流偏大,從而導致電阻測量值比真實值偏小。
13.(2025·惠州模擬)小妍同學為了制作“消失的釘子小創意”,先利用長方體容器測量水的折射率,矩形為容器的一個橫截面,如圖(a)所示,固定激光筆從容器口A射向,測得;當裝滿水后,激光照射到容器底部點,測得。接著將長為的釘子垂直固定在輕薄不透明的圓形泡沫的圓心,倒扣在另一較大容器水面上,如圖(b),通過調節圓形泡沫半徑,使得在水面上方任何位置都完全看不見釘子,“消失的釘子小創意”即制作完成。求:
(1)水的折射率;
(2)圓形泡沫的最小半徑。(結果可用根式表示)
【答案】(1)解:測量水折射率實驗中,入射角的正弦值
折射角的正弦值
根據折射定律
聯立解得水的折射率為
(2)解:要在水面上方任何位置都完全看不見釘子,則要求從釘子射出的光到達泡沫以外水面時發生全反射,根據全反射規律和幾何關系有
其中
代入數據解得圓形泡沫的最小半徑
【知識點】光的折射及折射定律;光的全反射
【解析】【分析】(1)根據幾何關系求解入射角和折射角的正弦值,由折射定律求解折射率;
(2)根據全反射規律,結合幾何關系聯立求解圓形泡沫的最小半徑。
(1)測量水折射率實驗中,入射角的正弦值
折射角的正弦值
根據折射定律
聯立解得水的折射率為
(2)要在水面上方任何位置都完全看不見釘子,則要求從釘子射出的光到達泡沫以外水面時發生全反射,根據全反射規律和幾何關系有
其中
代入數據解得圓形泡沫的最小半徑
14.(2025·惠州模擬)某同學設計了一款趣味游戲如圖所示,小滑塊從傾角的軌道上某點靜止釋放,從最低點B處進入光滑豎直圓軌道(最低點B處兩側軌道略錯開且平滑),再進入水平軌道,最后從C點飛出落入相互緊靠的指定籃筐(籃筐1緊靠豎直墻壁)里,則游戲成功。已知圓軌道半徑長,籃筐口寬,籃筐口距點高度。小滑塊質量,與軌道之間的動摩擦因數相同,均為。不計空氣阻力,重力加速度取,。為確保小滑塊能落入第3個籃筐,求:
(1)小滑塊在處的速度范圍;
(2)小滑塊在圓軌道最高點對軌道的最小壓力大小;
(3)小滑塊從軌道上釋放位置到點的最大距離。
【答案】(1)解:小滑塊從處離開做平拋運動
①
②
代入數據可得,滑塊在處的速度范圍是
(2)解:小滑塊速度越小,對圓軌道最高點壓力就越小,從圓軌道最高點到處應用動能定理
③
在最高點處,合力提供向心力
③
根據牛頓第三定律,壓力與支持力大小相等
④
(3)解:距離越大,小滑塊到處的速度就越大,從釋放到處應用動能定理
⑤
代入數據解得
【知識點】機械能守恒定律
【解析】【分析】(1)小滑塊從處離開做平拋運動豎直高度求解時間,水平射程求解速度;
(2)小滑塊速度越小,對圓軌道最高點壓力就越小,從圓軌道最高點到對應最小速度處應用動能定理求解圓軌道最高點速度,
結合在最高點處,合力提供向心力求解支持力,根據牛頓第三定律求解最小壓力;
(3)距離越大,小滑塊到處的速度就越大,從釋放到處對應最大速度應用動能定理求解A到B最大距離。
15.(2025·惠州模擬)如圖(a)所示,在空間有一圓形區域磁場,磁感應強度為,方向垂直紙面向外,圓與軸相切于原點,平行于軸且與圓相切于點的電場邊界MN下方有沿軸正方向的勻強電場,在空間有垂直紙面的隨時間周期性變化的磁場隨時間變化如圖(b)所示,其中已知,垂直紙面向外為正方向。足夠長的擋板PQ垂直于軸放置,擋板可沿軸左右平移。質量為,電荷量為)的粒子從電場中的點以速度沿軸正方向進入勻強電場,并從點進入圓形區域磁場,接著從原點進入第一象限(此時)。已知兩點沿軸方向的距離為,沿軸方向的距離為,不計粒子重力,不考慮磁場變化產生的感應電場。求:
(1)勻強電場的電場強度;
(2)粒子在圓形區域磁場內的運動時間;
(3)若粒子恰好能垂直擊中擋板,則擋板距離軸的距離應滿足的關系。
【答案】(1)解:粒子在電場中做類平拋運動,有
①
水平方向,有
②
豎直方向,有
③
聯立解得
(2)解:粒子從到過程,由動能定理,有
④
解得粒子在點的速度
粒子在點時,速度與軸正方向的夾角滿足
⑤
故
粒子從點運動到點,如圖所示,根據幾何關系可知粒子在圓形磁場內運動的圓弧軌跡所對圓心角為
粒子做圓周運動,有
⑦
⑧
聯立解得粒子在圓形磁場運動的時間
(3)解:粒子到達點時速度大小為,與軸正方向夾角,在第1、4象限內,磁感應強度為和時粒子做圓周運動的半徑為和,周期為和,則
⑨
⑩
聯立解得
通過計算和對比圖像可以發現,粒子運動軌跡為圓心角、半徑和的圓弧交替變化的周期性運動,如圖所示。由幾何關系可知,若要粒子能夠垂直擊中擋板,則
或者
聯立解得
或者
【知識點】帶電粒子在交變電場中的運動;帶電粒子在勻強磁場中的運動;帶電粒子在有界磁場中的運動;帶電粒子在電場與磁場混合場中的運動
【解析】【分析】(1)根據類平拋運動水平勻速直線運動位移和豎直方向勻減速直線運動位移聯立方程組求解電場強度E;
(2)粒子從到過程,由動能定理求解粒子在點的速度;根據速度與軸正方向速度求解類平拋速度偏轉角,根據粒子在磁場中圓周運動軌跡確定圓心角,由幾何關系求解其大小,結合洛倫茲力提供向心力的圓周運動周期公式求解粒子在磁場中的時間;
(3)根據粒子到達點時速度大小為,與軸正方向夾角,分別求解粒子在第1、4象限內,磁感應強度為和時粒子做圓周運動的半徑為和,周期為和;通過計算和對比圖像可以發現,粒子運動軌跡為圓心角、半徑和的圓弧交替變化的周期性運動。由幾何關系確定粒子能夠垂直擊中擋板時距y軸距離
或者聯立解得或.
(1)粒子在電場中做類平拋運動,有①
水平方向,有②
豎直方向,有③
聯立解得
(2)粒子從到過程,由動能定理,有④
解得粒子在點的速度
粒子在點時,速度與軸正方向的夾角滿足⑤
故
粒子從點運動到點,如圖所示,根據幾何關系可知粒子在圓形磁場內運動的圓弧軌跡所對圓心角為
粒子做圓周運動,有
⑦
⑧
聯立解得粒子在圓形磁場運動的時間
(3)粒子到達點時速度大小為,與軸正方向夾角,在第1、4象限內,磁感應強度為和時粒子做圓周運動的半徑為和,周期為和,則
⑨
⑩
聯立解得
通過計算和對比圖像可以發現,粒子運動軌跡為圓心角、半徑和的圓弧交替變化的周期性運動,如圖所示。由幾何關系可知,若要粒子能夠垂直擊中擋板,則
或者
聯立解得
或者
1 / 12025屆廣東省惠州市高三上學期第三次調研考試物理試題
1.(2025·惠州模擬)2024年是量子力學誕生一百周年,量子力學已經對多個領域產生了深遠的影響,包括物理學、化學、計算機科學、通信技術和生物學,已成為現代科學的重要基石之一、下列與量子力學的奠基性事件有關的說法中正確的是( )
A.光電效應現象表明光具有波動性
B.實物粒子只具有粒子性而不具有波動性
C.玻爾的原子理論成功解釋了氫原子的光譜現象
D.愛因斯坦的光子假說認為光的能量是可以連續變化的
2.(2025·惠州模擬)某同學制作了一個簡易電磁爐,其結構簡圖如圖所示。在線圈上放置一盛有冷水的金屬杯,接通交流電源,一段時間后杯內的水就會沸騰起來。下列說法正確的是( )
A.簡易電磁爐工作時,在金屬杯底部產生渦流
B.使用陶瓷器皿,不影響簡易電磁爐加熱效果
C.僅減小交流電的頻率,簡易電磁爐的功率增大
D.若在輸入端接恒定電流,簡易電磁爐仍能正常工作
3.(2025·惠州模擬)中國行星際探測器天問二號預計于2025年發射,用于對繞太陽沿橢圓軌道公轉的小行星2016HO3和主帶彗星311P進行探測,地球繞太陽可視為近似圓周運動,如圖所示。已知和繞太陽公轉的軌道半長軸分別為和(為天文單位,即日地之間的距離)。下列說法正確的是( )
A.的公轉周期大于4年
B.的公轉周期比的公轉周期小
C.天問二號探測器在地面上的發射速度將超過第三宇宙速度
D.在相等時間內,2016HO3與太陽連線掃過面積等于311P與太陽連線掃過面積
4.(2025·惠州模擬)超成像的基本原理是探頭向人體發射一組超聲波,反射波信號由計算機處理形成超圖像。如圖所示為時探頭沿軸正方向在血管內發射的簡諧超聲波圖像,、是這列超聲波上兩個質點,已知超聲波頻率為,則下列說法正確的是( )
A.該超聲波的周期為
B.超聲波在血管中傳播速度為
C.質點N此時振動方向沿軸負方向
D.經一個周期,質點到達M所在位置
5.(2025·惠州模擬)戥(děng)子是我國古代一種小型桿秤,圖為使用戥子稱量中藥的模型圖,秤盤和中藥材的總質量為150g,秤桿和秤鉤的總質量為100g,秤砣質量為50g,其余質量忽略不計。當桿秤處于平衡狀態時,對稱地固定在秤盤上三根長度相等的輕繩與豎直方向的夾角均為,重力加速度取,則( )
A.手對提繩的拉力大小為
B.秤鉤對三根輕繩的拉力大小為1N
C.每根輕繩對秤盤的拉力大小均為
D.僅將三根輕繩加長一點,每根輕繩拉力大小不變
6.(2025·惠州模擬)圖為無人機給洪災地區群眾配送救生圈的情景,圖(b)為該無人機配送過程中在豎直方向運動的圖像(以豎直向上為正方向)。若該無人機在水平方向以較小速度做勻速直線運動,配送救生圈的質量為,取重力加速度,不考慮空氣阻力。關于無人機的運動情況,下列說法正確的是( )
A.無人機在前時間內做直線運動
B.無人機在前時間內上升的最大高度為
C.無人機在第時間內對配送救生圈的拉力為
D.無人機在第末對配送救生圈拉力的功率為
7.(2025·惠州模擬)如圖所示,勻強磁場垂直于傾斜的光滑平行金屬導軌所在平面,導軌下端連接一個定值電阻,導軌電阻不計,一根金屬棒以初速度緊貼著導軌向上運動,從出發到運動至最高過程中,用分別表示金屬棒的加速度、速度、電流和所受安培力的大小,為運動時間,下列圖像可能正確的是( )
A. B.
C. D.
8.(2025·惠州模擬)如圖所示是靜電式空氣凈化器的內部結構簡圖,含塵氣體在通過過濾網進入電離區后使得顆粒物帶上電荷,被吸引到水平放置的集塵盤電極上達到凈化空氣的目的,圖(b)為某一集塵區,是某一微粒運動軌跡上的兩點,不計重力和微粒間的相互作用,保持電極間電壓不變。下列說法正確的是( )
A.該帶電微粒帶負電
B.點場強方向豎直向上
C.該帶電微粒在P點具有的電勢能比點小
D.若僅減小集塵盤兩電極間距離,凈化效果將提高
9.(2025·惠州模擬)在夏天高溫天氣下,一輛家用轎車的胎壓監測系統(TPMS)顯示一條輪胎的胎壓為3.20atm(1atm是指1個標準大氣壓)、溫度為。由于胎壓過高會影響行車安全,故快速放出了適量氣體,此時監測系統顯示胎壓為、溫度為,設輪胎內部體積始終保持不變,胎內氣體可視為理想氣體,則下列說法正確的是( )
A.放氣過程中氣體對外做功
B.放氣后,輪胎內部氣體分子平均動能減小
C.此過程中放出的氣體質量是原有氣體質量的
D.放氣后瞬間,輪胎內每個氣體分子的速率都會變小
10.(2025·惠州模擬)如圖所示,某幾個同學在家舉行餐桌“冰壺”比賽,在水平桌面上前后放置質量分別為和的兩易拉罐和(均可視為質點),將易拉罐從左側以某一初速度快速推出,兩易拉罐發生正碰,測得碰后兩易拉罐到停下滑行的距離分別為,若兩易拉罐與桌面間動摩擦因數相同。下列說法正確的是( )
A.兩易拉罐發生的是非彈性碰撞
B.碰后瞬間兩易拉罐的速度之比為
C.碰后瞬間兩易拉罐的動量之比為
D.碰后兩易拉罐與桌面摩擦產生的內能之比為
11.(2025·惠州模擬)下列是《普通高中物理課程標準》中的三個必做實驗,請回答下列問題。
(1)圖(a)是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置圖。在平衡摩擦力之后,需挑選質量合適的鉤碼,使鉤碼的質量 (選填“遠小于”或“遠大于”)小車的質量;圖(b)是某次實驗得到紙帶的一部分,已知打點計時器的打點周期為,每5個點取一個計數點,測得相鄰計數點之間的距離分別為,則小車加速度大小 。
(2)小雅同學用游標卡尺測量一小球的直徑,如圖(c),讀數前應通過部件 (選填“A”或“B”)鎖定游標尺,該小球的直徑 。
(3)如圖(d)所示為兩小球在斜槽末端碰撞驗證動量守恒定律的實驗。在數據處理過程中要用到圓規,其作用是 ;O是斜槽末端在紙面上的投影點,最終確定P點為球單獨落下的落點,M點和點為兩球相碰后的落點,測得,A、B兩小球質量為,在誤差范圍內,若關系式 成立,即可驗證碰撞過程動量守恒。
12.(2025·惠州模擬)某學習小組為探究某種導電膠材料電阻率,將導電膠裝滿圓柱體玻璃管,導電膠兩端通過小金屬片與導線相連,如圖(a)所示。
(1)在裝入導電膠前,用游標卡尺測得玻璃管的內徑為,長度為。
(2)用多用電表粗略測得該導電膠電阻約為,為精確測量,現有如下實驗器材:
A.電源(電動勢為,內阻較小)
B.電壓表V(量程3V,內阻約1000Ω)
C.電流表(量程,內阻約)
D.電流表(量程,內阻約)
E.滑動變阻器(最大阻值為)
F.滑動變阻器(最大阻值為)
該同學選擇上述器材設計了如圖(b)所示的電路,請根據電路圖將圖(c)的實物圖連接完整 ;其中,電流表應選 (選填“”或“”),滑動變阻器應選 (選填“”或“”)
(3)正確連線后,閉合開關,將滑動變阻器調到合適位置,此時電壓表讀數為,電流表讀數為,則該導電膠電阻率的表達式為 。(用表示)
(4)若測得導電膠電阻率比真實值略小,原因可能是 。(寫出一條即可)
13.(2025·惠州模擬)小妍同學為了制作“消失的釘子小創意”,先利用長方體容器測量水的折射率,矩形為容器的一個橫截面,如圖(a)所示,固定激光筆從容器口A射向,測得;當裝滿水后,激光照射到容器底部點,測得。接著將長為的釘子垂直固定在輕薄不透明的圓形泡沫的圓心,倒扣在另一較大容器水面上,如圖(b),通過調節圓形泡沫半徑,使得在水面上方任何位置都完全看不見釘子,“消失的釘子小創意”即制作完成。求:
(1)水的折射率;
(2)圓形泡沫的最小半徑。(結果可用根式表示)
14.(2025·惠州模擬)某同學設計了一款趣味游戲如圖所示,小滑塊從傾角的軌道上某點靜止釋放,從最低點B處進入光滑豎直圓軌道(最低點B處兩側軌道略錯開且平滑),再進入水平軌道,最后從C點飛出落入相互緊靠的指定籃筐(籃筐1緊靠豎直墻壁)里,則游戲成功。已知圓軌道半徑長,籃筐口寬,籃筐口距點高度。小滑塊質量,與軌道之間的動摩擦因數相同,均為。不計空氣阻力,重力加速度取,。為確保小滑塊能落入第3個籃筐,求:
(1)小滑塊在處的速度范圍;
(2)小滑塊在圓軌道最高點對軌道的最小壓力大小;
(3)小滑塊從軌道上釋放位置到點的最大距離。
15.(2025·惠州模擬)如圖(a)所示,在空間有一圓形區域磁場,磁感應強度為,方向垂直紙面向外,圓與軸相切于原點,平行于軸且與圓相切于點的電場邊界MN下方有沿軸正方向的勻強電場,在空間有垂直紙面的隨時間周期性變化的磁場隨時間變化如圖(b)所示,其中已知,垂直紙面向外為正方向。足夠長的擋板PQ垂直于軸放置,擋板可沿軸左右平移。質量為,電荷量為)的粒子從電場中的點以速度沿軸正方向進入勻強電場,并從點進入圓形區域磁場,接著從原點進入第一象限(此時)。已知兩點沿軸方向的距離為,沿軸方向的距離為,不計粒子重力,不考慮磁場變化產生的感應電場。求:
(1)勻強電場的電場強度;
(2)粒子在圓形區域磁場內的運動時間;
(3)若粒子恰好能垂直擊中擋板,則擋板距離軸的距離應滿足的關系。
答案解析部分
1.【答案】C
【知識點】玻爾理論與氫原子的能級躍遷;物理學史
【解析】【解答】A.光電效應現象表明光具有粒子性,故A錯誤;
B.德布羅意的物質波假設認為運動的實物粒子都具有波粒二象性,B錯誤;
C.玻爾的原子理論成功解釋了氫原子的光譜現象,故C正確;
D.愛因斯坦的光子假說認為光的能量是一份一份的,不是連續變化的,故D錯誤;
故選C。
【分析】A、光電效應現象表明光具有粒子性;
B、德布羅意的物質波假設認為運動的實物粒子都具有波粒二象性;
C、玻爾的原子理論成功解釋了氫原子的光譜現象;
D.愛因斯坦的光子假說認為光的能量是一份一份的,不是連續變化的。
2.【答案】A
【知識點】渦流、電磁阻尼、電磁驅動
【解析】【解答】AB.交流電源產生變化的磁場,通過金屬杯的磁通量發生變化而產生渦流,利用渦流來加熱食物或者水,如果將金屬杯換作陶瓷器皿,將不能再產生渦流,即簡易電磁爐不能正常工作,A正確,B錯誤;
C.僅減小交流電的頻率,根據法拉第電磁感應定律可知,渦流減小,簡易電磁爐的功率減小,C錯誤;
D.輸入端接恒定電流,無法產生感應電流,電磁爐不能正常工作,D錯誤。
故選A。
【分析】AB、交流電源產生變化的磁場,通過金屬杯的磁通量發生變化而產生渦流,來加熱食物或者水,換作陶瓷器皿,不能再產生渦流;
C、根據法拉第電磁感應定律可知,交流電頻率變小,渦流減小,電磁爐的功率減小;
D、恒定電流,無法產生感應電流,電磁爐不能正常工作。
3.【答案】B
【知識點】開普勒定律;第一、第二與第三宇宙速度
【解析】【解答】AB.根據開普勒第三定律
可知的公轉周期比的公轉周期小;根據地球的半徑與周期有
解得
年
的公轉周期小于4年,故A錯誤,B正確;
C.天問二號用于對繞太陽沿橢圓軌道公轉的小行星2016HO3和主帶彗星311P進行探測,其圍繞太陽運動,則發射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度,故C錯誤;
D.開普勒第二定律只適用于同一個行星,故D錯誤;
故選B。
【分析】AB、根據高軌低速大周期可知的公轉周期比的公轉周期小;根據地球環繞半徑和周期,由開普勒第三定律求解的公轉周期;
C、天問二號圍繞太陽運動,發射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度;
D、開普勒第二定律只適用于同一個軌道。
4.【答案】B
【知識點】橫波的圖象;波長、波速與頻率的關系
【解析】【解答】A.超聲波頻率為,則該超聲波的周期為
s
故A錯誤;
B.由圖像可知波長為,則波速為
故B正確;
C.波沿x軸正方向傳播,根據“同側法”可知N此時振動方向沿軸正方向,故C錯誤;
D.質點只能在平衡位置附近上下運動,不能“隨波逐流”,故D錯誤。
故選B。
【分析】A、根據周期與頻率關系求解;
B、由波的圖像求解波長,根據波速公式求解;
C、根據同側法由波的傳播方向確定質點振動方向;
D、質點不隨波遷移。
5.【答案】C
【知識點】整體法隔離法
【解析】【解答】A.根據平衡條件手對提繩的拉力大小
故A錯誤;
B.根據平衡條件秤鉤對三根輕繩的拉力大小應等于秤盤和中藥材的總重力1.5N,故B錯誤;
C.對秤盤和中藥材,根據平衡條件
解得
故C正確;
D.僅將三根輕繩加長一點,則輕繩與豎直方向的夾角改變,根據
則拉力大小改變,故D錯誤。
故選 C。
【分析】A、根據平衡條件手對提繩的拉力大小;
B、根據平衡條件秤鉤對三根輕繩的拉力大小應等于秤盤和中藥材的總重力1.5N;
C、對秤盤和中藥材受力分析,根據平衡條件求解輕繩拉力;
D、三根輕繩加長一點,輕繩與豎直方向的夾角改變,根據,則拉力大小改變。
6.【答案】D
【知識點】功率及其計算;運動學 v-t 圖象
【解析】【解答】A.根據圖像可知,無人機在2s內豎直方向有速度且在變化,豎直方向存在作用力,且水平方向一直有速度且不變化,則作用力方向與速度方向不同,則做曲線運動,故A錯誤;
B.因為圖像的面積表示位移,則4s時高度最大,根據圖像可知無人機在前時間內上升的最大高度
故B錯誤;
C.在第時間內無人機豎直方向無加速度,處于平衡狀態,則對配送救生圈的拉力大小等于救生圈的重力15N,故C錯誤;
D.在1s末救生圈的加速度大小為
根據牛頓第二定律有
解得
拉力的功率
故D正確。
故選D。
【分析】A、前2s,豎直方向勻加速直線運動,水平方向勻速直線運動,無人機做曲線運動;
B、根據v-t圖像面積代表位移,可求解前6s無人機上升高度;
C、第3s內豎直方向勻速運動,拉力大小等于救生圈重力;
D、斜率代表加速度,根據牛頓第二定律求解拉力大小,依據功率公式P=Fv求解。
7.【答案】B
【知識點】導體切割磁感線時的感應電動勢
【解析】【解答】ABD.設軌道的寬度為,導體棒沖上斜軌道,受到的安培力平行導軌平面向下,且,
聯立可得
對導體棒根據牛頓第二定律有
由于與反向,可知導體棒在運動到最高點的過程中,在軌道上做加速度逐漸減小的減速運動,由于隨時間不是線性變化,所以可知,隨時間不是均勻減小的,故AD錯誤,B正確;
C.由于導體棒做加速度逐漸減小的減速運動,根據
可知導體棒中的感應電流隨時間是減小的,故C錯誤。
故選B。
【分析】ABD、導體棒沿傾斜軌道向上運動,切割磁感線產生感應電動勢E=BLv,閉合回路產生感應電流,同時金屬棒受到的安培力平行導軌平面向下,聯立求解安培力大小;分析可知金屬棒做加速度減小的減速運動,以此結合圖像分析判斷;
C、由于導體棒做加速度逐漸減小的減速運動,根據,可知導體棒中的感應電流隨時間是減小。
8.【答案】B,D
【知識點】帶電粒子在電場中的運動綜合
【解析】【解答】A.該帶電微粒向上偏轉,受電場力向上,可知微粒帶正電,選項A錯誤;
B.電容器下極板帶正電,上極板帶負電,可知點場強方向豎直向上,選項B正確;
C.沿電場線電勢逐漸降低,P點電勢高于Q點,可知該帶正電微粒在P點具有的電勢能比點大,選項C錯誤;
D.若僅減小集塵盤兩電極間距離,兩極板間場強變大,被吸引到集塵盤上的微粒增加,則凈化效果將提高,選項D正確。
故選BD。
【分析】A、上極板帶負電,粒子向上偏轉,粒子帶正電荷;
B、根據上下極板電荷電性可知其內部電場強度方向豎直向上;
C、沿電場線電勢逐漸降低,P點電勢高于Q點,帶正電微粒在P點具有的電勢能比點大;
D、減小集塵板兩極板間距,電場強度增大,電場力增大,凈化效果將提高。
9.【答案】A,B,C
【知識點】理想氣體與理想氣體的狀態方程;熱力學第一定律及其應用;溫度和溫標
【解析】【解答】AB.快速放氣時,氣體與外界無熱交換的情況下對外界做了功,則氣體的內能減小,溫度降低,則輪胎內部氣體分子平均動能減小,故AB正確;
C.已知,,,,則快速放出適量氣體的過程,根據
解得
則此過程中放出的氣體質量是原有氣體質量的
故C正確;
D.溫度降低輪胎內氣體分子的平均速率減小,但不是每個氣體分子的速度都變小,故D錯誤。
故選ABC。
【分析】AB、放氣過程氣體體積膨脹對外做功,根據熱力學第一定律,氣體內能減小,溫度降低,氣體分子平均動能減小;
C、根據理想氣體狀態方程求解壓強為 時氣體體積,則此過程中放出的氣體質量與原有氣體質量之比為;
D、溫度降低輪胎內氣體分子的平均速率減小,但不是每個氣體分子的速度都變小。
10.【答案】A,D
【知識點】碰撞模型
【解析】【解答】AB.根據牛頓第二定律
可知碰后加速度相同根據運動學規律
,
可得碰后瞬間兩易拉罐的速度之比為
根據碰撞過程動量守恒可得
解得
因為
則發生的是非彈性碰撞,故A正確,B錯誤;
C.根據,碰后瞬間兩易拉罐的動量之比為
故C錯誤;
D.碰后兩易拉罐與桌面摩擦產生的內能之比即為碰后的動能之比,為
故D正確。
故選AD 。
【分析】AB、根據牛頓第二定律求解摩擦力產生的加速度,根據運動學方程求解兩易拉罐碰后的速度,和二者速度關系;根據動量守恒定律求解碰后速度與關系,進而驗證動能是否守恒,判斷是否發生彈性碰撞;
C、根據動量定義式和速度關系求解;
D、碰后兩易拉罐與桌面摩擦產生的內能之比即為碰后的動能之比。
11.【答案】(1)遠小于;
(2)A;16.3
(3)確定碰撞前后兩小球的平均落點或落點;
【知識點】探究加速度與力、質量的關系;驗證動量守恒定律;刻度尺、游標卡尺及螺旋測微器的使用
【解析】【解答】(1)對整體,根據牛頓第二定律
設繩子拉力為,對小車
只有當遠大于時,才可認為,則實驗中要使鉤碼的質量遠小于小車的質量,用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力;
已知打點計時器的打點周期為,每5個點取一個計數點,則相鄰計數點間的時間間隔為
根據逐差相等公式可得加速度大小為
(2)為防止讀數時游標卡尺發生運動,讀數前應鎖定圖(c)中的部件A;
10分度的游標卡尺的精確值為0.1mm,由圖可知讀數為16mm+0.3mm=16.3mm
(3)多次實驗后確定小球的平均落點時,用圓規畫圓,盡可能用最小的圓把各個落點圈住,這個圓的圓心位置代表平均落點;
小球離開軌道后做平拋運動,小球拋出點的高度相同,它們在空中運動時間相等,如果碰撞過程動量守恒,則
兩邊同時乘以,得
即動量守恒要驗證的式子是
綜上:第1空:遠小于;第2空:;第3空:A;第4空:16.3;第5空:確定碰撞前后兩小球的平均落點或落點;第6空:
【分析】(1)m與M為連接體,由牛頓第二定律整體法、隔離法分析求解繩子拉力可知只有當遠大于時,才可認為;根據逐差法求解加速度;
(2)為防止讀數時游標卡尺發生運動,讀數前應鎖定圖(c)中的部件A;根據游標卡尺讀數法正確讀數;
(3)多次實驗后確定小球的平均落點時,用圓規畫圓,盡可能用最小的圓把各個落點圈住,這個圓的圓心位置代表平均落點;根據相同高度的平拋運動射程反映著水平初速的大小,碰撞中動量守恒驗證為:。
(1)[1]對整體,根據牛頓第二定律
設繩子拉力為,對小車
只有當遠大于時,才可認為,則實驗中要使鉤碼的質量遠小于小車的質量,用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力;
[2]已知打點計時器的打點周期為,每5個點取一個計數點,則相鄰計數點間的時間間隔為
根據逐差相等公式可得加速度大小為
(2)[1]為防止讀數時游標卡尺發生運動,讀數前應鎖定圖(c)中的部件A;
[2]10分度的游標卡尺的精確值為0.1mm,由圖可知讀數為16mm+0.3mm=16.3mm
(3)[1]多次實驗后確定小球的平均落點時,用圓規畫圓,盡可能用最小的圓把各個落點圈住,這個圓的圓心位置代表平均落點;
[2]小球離開軌道后做平拋運動,小球拋出點的高度相同,它們在空中運動時間相等,如果碰撞過程動量守恒,則
兩邊同時乘以,得
即動量守恒要驗證的式子是
12.【答案】;;;;電流表外接法導致電阻測量值比真實值偏小
【知識點】導體電阻率的測量
【解析】【解答】(2)根據電路圖,連接實物圖如下
電路最大電流約為
則電流表選擇
滑動變阻器采用分壓接法,則選擇總阻值較小的
(3)根據歐姆定律
根據電阻定律
解得
(4)若測得導電膠電阻率比真實值略小,可能是電流表外接法導致的所測電流偏大,從而導致電阻測量值比真實值偏小。
綜上:第1空:;第2空:;第3空:;第4空:;第5空:電流表外接法導致電阻測量值比真實值偏小
【分析】(2)根據伏安法測電阻,小電阻外接法,分壓式供電補充連接電路;根據電路最大電流選擇安培表,根據滑動變阻器分壓式連接選擇電阻小的;
(3)根據歐姆定律和電阻定律聯立求解電阻率;
(4)電流表外接法導致的所測電流偏大,從而導致電阻測量值比真實值偏小。
13.【答案】(1)解:測量水折射率實驗中,入射角的正弦值
折射角的正弦值
根據折射定律
聯立解得水的折射率為
(2)解:要在水面上方任何位置都完全看不見釘子,則要求從釘子射出的光到達泡沫以外水面時發生全反射,根據全反射規律和幾何關系有
其中
代入數據解得圓形泡沫的最小半徑
【知識點】光的折射及折射定律;光的全反射
【解析】【分析】(1)根據幾何關系求解入射角和折射角的正弦值,由折射定律求解折射率;
(2)根據全反射規律,結合幾何關系聯立求解圓形泡沫的最小半徑。
(1)測量水折射率實驗中,入射角的正弦值
折射角的正弦值
根據折射定律
聯立解得水的折射率為
(2)要在水面上方任何位置都完全看不見釘子,則要求從釘子射出的光到達泡沫以外水面時發生全反射,根據全反射規律和幾何關系有
其中
代入數據解得圓形泡沫的最小半徑
14.【答案】(1)解:小滑塊從處離開做平拋運動
①
②
代入數據可得,滑塊在處的速度范圍是
(2)解:小滑塊速度越小,對圓軌道最高點壓力就越小,從圓軌道最高點到處應用動能定理
③
在最高點處,合力提供向心力
③
根據牛頓第三定律,壓力與支持力大小相等
④
(3)解:距離越大,小滑塊到處的速度就越大,從釋放到處應用動能定理
⑤
代入數據解得
【知識點】機械能守恒定律
【解析】【分析】(1)小滑塊從處離開做平拋運動豎直高度求解時間,水平射程求解速度;
(2)小滑塊速度越小,對圓軌道最高點壓力就越小,從圓軌道最高點到對應最小速度處應用動能定理求解圓軌道最高點速度,
結合在最高點處,合力提供向心力求解支持力,根據牛頓第三定律求解最小壓力;
(3)距離越大,小滑塊到處的速度就越大,從釋放到處對應最大速度應用動能定理求解A到B最大距離。
15.【答案】(1)解:粒子在電場中做類平拋運動,有
①
水平方向,有
②
豎直方向,有
③
聯立解得
(2)解:粒子從到過程,由動能定理,有
④
解得粒子在點的速度
粒子在點時,速度與軸正方向的夾角滿足
⑤
故
粒子從點運動到點,如圖所示,根據幾何關系可知粒子在圓形磁場內運動的圓弧軌跡所對圓心角為
粒子做圓周運動,有
⑦
⑧
聯立解得粒子在圓形磁場運動的時間
(3)解:粒子到達點時速度大小為,與軸正方向夾角,在第1、4象限內,磁感應強度為和時粒子做圓周運動的半徑為和,周期為和,則
⑨
⑩
聯立解得
通過計算和對比圖像可以發現,粒子運動軌跡為圓心角、半徑和的圓弧交替變化的周期性運動,如圖所示。由幾何關系可知,若要粒子能夠垂直擊中擋板,則
或者
聯立解得
或者
【知識點】帶電粒子在交變電場中的運動;帶電粒子在勻強磁場中的運動;帶電粒子在有界磁場中的運動;帶電粒子在電場與磁場混合場中的運動
【解析】【分析】(1)根據類平拋運動水平勻速直線運動位移和豎直方向勻減速直線運動位移聯立方程組求解電場強度E;
(2)粒子從到過程,由動能定理求解粒子在點的速度;根據速度與軸正方向速度求解類平拋速度偏轉角,根據粒子在磁場中圓周運動軌跡確定圓心角,由幾何關系求解其大小,結合洛倫茲力提供向心力的圓周運動周期公式求解粒子在磁場中的時間;
(3)根據粒子到達點時速度大小為,與軸正方向夾角,分別求解粒子在第1、4象限內,磁感應強度為和時粒子做圓周運動的半徑為和,周期為和;通過計算和對比圖像可以發現,粒子運動軌跡為圓心角、半徑和的圓弧交替變化的周期性運動。由幾何關系確定粒子能夠垂直擊中擋板時距y軸距離
或者聯立解得或.
(1)粒子在電場中做類平拋運動,有①
水平方向,有②
豎直方向,有③
聯立解得
(2)粒子從到過程,由動能定理,有④
解得粒子在點的速度
粒子在點時,速度與軸正方向的夾角滿足⑤
故
粒子從點運動到點,如圖所示,根據幾何關系可知粒子在圓形磁場內運動的圓弧軌跡所對圓心角為
粒子做圓周運動,有
⑦
⑧
聯立解得粒子在圓形磁場運動的時間
(3)粒子到達點時速度大小為,與軸正方向夾角,在第1、4象限內,磁感應強度為和時粒子做圓周運動的半徑為和,周期為和,則
⑨
⑩
聯立解得
通過計算和對比圖像可以發現,粒子運動軌跡為圓心角、半徑和的圓弧交替變化的周期性運動,如圖所示。由幾何關系可知,若要粒子能夠垂直擊中擋板,則
或者
聯立解得
或者
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