9.质点在光滑水平面上做直线运动,vt图像如图所示。取质点向东运动的方向为正,则下列说法中正确的是( )A.加速度方向发生改变 B.质点在2s内发生的位移为零
C.质点在2s末的速度是3m/s,方向向东 D.质点先做匀减速后做匀加速的直线运动
10.如图所示,空间存在水平向左的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B,在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球,不考虑两带电小球间的相互作用,两小球的电荷量始终不变,关于小球的运动,下列说法正确的是( )
A.沿ab、ac方向抛出的小球都可能做直线运动
B.若小球沿ac方向做直线运动,则小球带负电,可能做匀加速运动 C.若小球沿ab方向做直线运动,则小球带正电,且一定做匀速运动 D.两小球在运动过程中机械能均守恒
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11.(6分)利用如图甲所示装置研究双缝干涉现象,安装好仪器,调整光源的位置,使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。放置单缝和双缝,使缝相互平行,调整各部件的间距,观察白光的双缝干涉图样,在光源和单缝间放置滤光片,使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样。用米尺测出双缝到屏的距离L,用测量头测出相邻的两条亮(或暗)纹间的距离x,换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波长。
(1)关于该实验,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。 A.增大单缝到双缝的距离。干涉条纹间距变窄 B.将蓝色滤光片换成红色滤光片,干涉条纹间距变窄 C.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 D.去掉滤光片后,将观察到彩色的干涉条纹
(2)实验装置中分划板与螺旋测微器相连,第一次分划板中心刻度线对齐第1条亮纹中心,螺旋测微器读数为1.990mm,转动手轮第二次分划板中心刻度线对齐第10条亮纹中心,螺旋测微器的示数如图乙所示。已知双缝的间距为0.5mm,从双缝到屏的距离为1m,则图乙中螺旋测微器的示数是_______mm,求得相邻亮纹的间距x为________mm,所测光波的波长为_______m(结果保留两位有效数字)。
12.(12分)某小组同学用如图所示的装置来“验证动能定理”,长木板固定在水平桌面上,其左端与一粗糙曲面平滑连接,木板与曲面连接处固定一光电门,A是光电门的中心位置,滑块P上固定一宽度为d的遮光片。将滑块从曲面的不同高度释放,经过光电门后,在木板上停下来,设停下来的那点为B点。该小组已经测出滑块与木板间的动摩擦因数为、査得当地重力加速度为g。根据本实验的原理和目的回答以下问题:
(1)为了“验证动能定理”,他们必需测量的物理量有___________; A.滑块释放的高度h
B.遮光片经过光电门时的遮光时间t C.滑块的质量m D.A点到B点的距离x
(2)该组同学利用题中已知的物理量和(1)问中必需测量的物理量,只需要验证表达式___________在误差范围内成立即可验证动能定理;
(3)以下因素会给实验结果带来误差的是___________。 A.滑块释放时初速度不为零 B.曲面不光滑
C.遮光片的宽度不够小 D.光电门安放在连接处稍偏右的地方
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13.(10分)如图所示,在大气中有一水平放置的固定刚性圆筒,它由圆心共轴的圆筒a、b连接而成,其横截面积分别为3S和S。已知大气压强为p0,温度为T0。两活塞A、B圆心处用一根长为3l的不可伸长的轻线相连,把温度为T0的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,现对被密封的气体缓慢加热,求:
①当B活塞刚好碰到b部分圆筒的左侧时,气体温度为多少? ②当气体温度为3T0时,气体的压强为多少?
14.(16分)如图所示,质量M=4kg的滑板B静止放在光滑水平面上,其右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0.5 m,这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数μ= 0.2,而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑.木块A以速度v0=10m/s由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动.已知木块A的质量m=lkg,g取10m/s2,.求:
(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度
(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能.
15.(12分)如图,第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E;第二、三、四象限存在方向垂直xOy平面向外的匀强磁场,其中第二象限的磁感应强度大小为B,第三、四象限磁感应强度大小相等。一带正电的粒子,
从x轴负方向上的P点沿与x轴正方向成60角平行xOy平面入射,经过第二象限后恰好由y轴上的Q点(0,d)垂直y轴进入第一象限,然后又从x轴上的N点进入第四象限,之后经第四、三象限重新回到P点,回到P点的速度方向与入射时相同。不计粒子重力。求: (1)粒子从P点入射时的速度v0;
(2)粒子进入第四象限时在x轴上的N点到坐标原点O距离;
(3)粒子在第三、四象限内做圆周运动的半径(用已知量d表示结果)。
参
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。 1、A 【解析】
M处受到的支持力的方向与地面垂直向上,即竖直向上,故A正确;N处受到的支持力的方向与原木P垂直向上,不是竖直向上,故B错误;原木相对于地有向左运动的趋势,则在M处受到的摩擦力沿地面向右,故C错误;因原木P有沿原木向下的运动趋势,所以N处受到的摩擦力沿MN方向,故D错误.故选A. 2、D 【解析】
A.温度升高,气体分子的平均动能增大,但并不是气体中每个分子的速率都增大,也有个别速度减小的,故A错误; BD.对于一定质量的理想气体,体积减小,分子密集程度增大。理想气体质量一定时,满足
pV=常量,若体积减T小、温度不变,则压强增大,故器壁单位面积受气体分子的碰撞力会增大,故B错误,D正确; C.同理可分析,体积不变、温度降低,气体的压强会变小,故C错误; 故选D。 3、C
【解析】
A.单位时间经过电路的电子数越多,电流越大,而光电子的动能越大,光电子形成的电流强度不一定越大,A错误; B.由爱因斯坦的光电效应方程EkhvW0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不成正比,B错误;
C.入射光的频率大于金属板的极限频率或入射光的波长小于金属板的极限波长,才能产生光电效应,C正确; D.不可见光的频率不一定比可见光的频率大,因此用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大,D错误. 故选C。 4、B 【解析】
由能量守恒可知物块沿斜面上滑的过程中,产生的摩擦热为20J。由于上滑过程和下滑过程中摩擦力的大小相同,相对位移大小也相同,所以上滑过程中的摩擦生热和下滑过程中的摩擦生热相等。对全程用能量守恒,由于摩擦生热40J,所以物块回到斜面底端时的动能为20J。故B正确,ACD错误。 故选B。 5、A 【解析】
每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则她每一次克服重力做的功:W=
33mgh=×50×10×0.3=90 J;1分钟内克服重5590=4500 J;相应的功率约为:P力所做的功:W总=50W=50×A. 6、B 【解析】
W总4500==75W,故A正确,BCD错误,故选t60当线框向右运动过程中,有两个过程产生安培力,即进入磁场到完全进入磁场和离开磁场到完全离开磁场两个过程;
B2L2v其中任一过程中线框受到的安培力F,故线框做加速度越来越小的减速运动,不是匀减速运动,选项A、C
R错误;线框运动过程中不论是进入磁场还是离开磁场的过程中,安培力方向不变,选项D错误,B正确。 故选B。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 7、BC
【解析】
A.地球同步卫星和地球自转同步,周期为24 h,即该卫星运行周期是固定不变的,选项A错误; B.由
GMmmg 2rGM R2GM
(Rh)2可知
gg则该卫星所在处的重力加速度是
g'(R2)g Rh选项B正确; C.由于
Mmv2G2m rr则
GMgR2 vrRh该卫星的动能
12mgR2Ekmv
22(Rh)选项C正确;
D.根据开普勒第三定律可知,该卫星周期与近地卫星周期之比为 TRh3()2 TR选项D错误。 故选BC。 8、BCD 【解析】
A.A是高轨道的地球静止同步轨道卫星,静止在赤道上空,不可能经过苏州上空,故A错误; B.B是中轨道卫星不是静止同步轨道卫星,所以卫星B可能经过江苏上空,故B正确; C.根据
Mm42mR G22RT可得
42R3 TGM半径越大,周期越大,所以TA=T0TB,故C正确; D.根据万有引力提供向心力
maGaGMm 2RM R2半径越大,向心加速度越小,所以向心加速度大小aAA.vt图像是一条倾斜直线,斜率表示加速度,故加速度保持不变,A错误;B.根据图线与坐标轴所围“面积”表示位移,图像在时间轴上方表示的位移为正,图像在时间轴下方表示的位移为负,则知在前2s位移为 x=
11×3×1m﹣×3×1m=0 22B正确;
C.根据图像可知,质点在2s末的速度是﹣3m/s,“﹣”说明方向向西,C错误;
D.0~1s内质点速度在减小,加速度不变,做匀减速直线运动,1s~2s速度在增大,且方向相反,加速度不变,故做反向匀加速直线运动,D正确。 故选BD。 10、AC 【解析】
ABC.先分析沿ab方向抛出的带电小球,若小球带正电,则小球所受电场力方向与电场强度方向相同,重力竖直向下,由左手定则知小球所受洛伦兹力方向垂直ab斜向上,小球受力可能平衡,可能做直线运动;若小球带负电,则小球受力不可能平衡。再分析沿ac方向抛出的带电小球,同理可知,只有小球带负电时可能受力平衡,可能做直线运动。若小球做直线运动,假设小球同时做匀加速运动,则小球受到的洛伦兹力持续增大,那么小球将无法做直线运动,假设不成立,小球做的直线运动一定是匀速运动,故A、C正确,B错误;
D.在小球的运动过程中,洛伦兹力不做功,电场力对小球做功,故小球的机械能不守恒,故D错误。 故选AC。
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。 11、CD 13.870 1.320 6.6107 【解析】
(1)[1].根据xL,d为双缝间距,L为双缝到屏的距离,增大单缝到双缝的距离,干涉条纹间距不变,A错误;d将蓝色滤光片换成红色滤光片,由于红光的波长比蓝光长,干涉条纹间距变宽,B错误;换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄,C正确;去掉滤光片后,将观察到白光彩色的干涉条纹,D正确。
(2)[1][2][3].根据螺旋测微器的读数规则可知读数为13.870mm,第1条亮纹中心与第10条亮纹中心有9个间距,故
x13.8701.990mm1.320mm
9把数据代入xd求得 L6.6107m
d212、BD gx2 C
2t【解析】
(1)[1].要验证的是从滑块经过光电门到最后在木板上停止时动能减小量等于摩擦力做功,即
12mvmgx 2其中
vd t可得
d2gx2
2t则必须要测量的物理量是:遮光片经过光电门时的遮光时间t和A点到B点的距离x,故选BD。
d2(2) [2].由以上分析可知,需要验证表达式gx2在误差范围内成立即可验证动能定理;
2t(3) [3].A.滑块释放时初速度不为零对实验无影响,选项A错误; B.曲面不光滑对实验无影响,选项B错误;
C.遮光片的宽度不够小,则测得的滑块经过A点的速度有误差,会给实验结果带来误差,选项C正确; D.光电门安放在连接处稍偏右的地方对实验无影响,选项D错误; 故选C。
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。 13、①T【解析】
①从开始加热气体到B活塞刚好碰到b左侧时,气体为等压变化,由
95T0②pp0 533Sl2Sl9Sl T0T可得:
9TT0
5②当气体温度为3T0时,B活塞已经卡在b左侧,气体在(1)问的基础上进行等容变化,由
p0p T3T0可得:
p5p0 314、(1)2 m/s;(2)39J. 【解析】
(1)弹簧被压缩到最短时,木块A与滑板B具有相同的速度,设为v,从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中,A、B系统的动量守恒: mv0=(M+m)v 解得v=
mv0
Mm代入数据得木块A的速度v=2 m/s
(2)木块A压缩弹簧过程中,弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大. 由能量关系,最大弹性势能Ep=代入数据得Ep=39 J 15、 (1)v011mv02-(m+M)v2-μmgL 22E523;(2)xNd;(3)r2d 3B33【解析】
(l)粒子在第二象限做圆周运动的半径为r1,圆心为O,有
2v0qv0Bm
rr1r1sin30d
由上两式解得
Bmv0 2dq粒子在第四、三象限中做圆周运动,由几何关系可知
60
设粒子在x轴上N点的速度为v,有
v又
v02v0 cos112qEdmv2mv0
22解得
23mv0E
2dq所以
v0E 3B(2)设P点的纵坐标为xP,0,由几何关系得
xP3d
设粒子在电场中运动的时间为t,N点横坐标为xN,则有
dv0tant 2xNv0t
解得
xN23d 3(3)粒子在第四、三象限中运动半径为r2,圆心为O2,则
2r2cos303d解得
23d 35r2d
3