高中物理-试题列表-第5页

1、如图所示，现有一上端开口、内壁光滑的汽缸竖直放置，活塞横截面积为

40 {cm}^{2}

。在汽缸内有体积不计的a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，活塞下方封闭有一定质量的理想气体，此时气体的压强为

p_{0}

温度为

27^{\circ} C

。现缓慢加热缸内气体，当温度为

5 7^{\circ} C

时，活塞恰好离开a、b；当温度为

16 7^{\circ} C

时，活塞上升了10cm。已知大气压强

p_{0} = 1.0 \times 10^{5} Pa

，重力加速度

g = 10 m / s^{2} ， T = t + 273 K

（T为热力学温度，t为摄氏温度）。

(1)、求活塞质量m；

(2)、求a、b两限制装置与汽缸底部的距离h；

(3)、若整个过程中气体内能增加了150J，求气体吸收的热量Q。

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2、太阳能电池是一类能直接将太阳光能转化为电能的光电半导体器件，也常被称作光伏电池。当它受到达到一定强度的光线照射时，能瞬间产生电压；若外接闭合回路，便会形成电流。这一过程在物理学中被称为太阳能光伏效应。某研究小组取了一片光伏电池板来探究其发电性能，设计了如图乙的实验电路。主要实验步骤如下：

a.按电路图乙连接好实验器材；

b.用光照强度为E₀的光照射该电池，闭合开关S，多次调节滑动变阻器滑片P，读出多组电压表、电流表的示数；

c.根据读出的电压表、电流表示数描绘出该电池的U-I图像。

(1)、由图乙知，为了防止烧坏电源，实验开始前滑动变阻器滑片P应放在（选填“a”或“b”）端；

(2)、如图丙所示，曲线①与曲线②中，一条为依据实测电压、电流数据绘制的电池特性曲线，另一条为该电池出厂时的精确工作曲线，则根据实验数据绘制的曲线为（选填“①”或“②”），与出厂精确工作曲线的误差来源于；

(3)、在光照强度为E₀的情况下，通过图丙可得该电池电动势的真实值

E =

V，将该电池与2000Ω的定值电阻连接，此时该电池内阻的真实值

r =

Ω。（结果保留到小数点后一位）

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3、在物理学科文化节上，小明同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和小物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒并测量当地的重力加速度。查到了弹簧弹性势能的表达式为

E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}

（k为劲度系数，x为弹簧的形变量），具体实验操作如下：

a.将弹簧的一端固定于地面，另一端A系上轻质细绳，细绳绕过定滑轮，拴接带有遮光条的物块B，测得物块B和遮光条的总质量为m，遮光条的宽度为d；

b.遮光条正下方安装可移动的光电门；

c.调节物块B的位置，使细绳恰好处于伸直状态，此时A、B在同一水平线上；

d.静止释放物块B，记录遮光条通过光电门的时间t以及释放物块B时遮光条到光电门的距离h（d<h）；

e.改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从同一位置静止释放，记录多组h和对应的时间t，作出 $\frac{1}{h t^{2}} - h$ 图像，若在误差允许的范围内， $\frac{1}{h t^{2}} - h$ 图像为直线，即可验证轻弹簧和小物块组成的系统机械能守恒。

请回答下列问题：

(1)、物块B经过光电门时的速度大小为；

(2)、小明作出的

\frac{1}{h t^{2}} - h

图像如图2所示，已知图像的纵截距为b，斜率的绝对值为

k_{0}

则弹簧的劲度系数为，当地的重力加速度为；

(3)、小明反复调节光电门的位置，发现释放物块B时，若遮光条到光电门的距离分别为

h_{1}

和h₂ ，则遮光条通过光电门的时间相等，根据机械能守恒定律可得，

h_{1} + h_{2} =

。

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4、如图所示，间距为L=1m的平行导轨由倾角（

θ = 3 7^{\circ}

的倾斜段和水平段平滑连接而成，导轨足够长且电阻不计。质量为

m_{1} = 0.25 k g

、电阻为

R_{1} = 0.5 Ω

的导体棒ab置于倾斜导轨上，与

D D_{1}

的距离为d=30m，导体棒ab恰好不下滑。水平轨道所在空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。质量为：

m_{2} = 0.2 k g

、电阻为

R_{2} = 1 Ω

的导体棒cd静置于水平导轨上。足够长轻质绝缘细绳跨过光滑滑轮，一端连接导体棒cd的中点，另一端悬挂质量为M=0.3kg的物块P。在t=0时刻，由静止释放物块P。同时，在倾斜导轨区域施加一个随时间均匀增大的磁场，磁感应强度B（t）=0.1t，该磁场方向垂直导轨平面向上。T=10s时导体棒ab恰好不上滑。已知：

s i n 3 7^{\circ} = 0.6 ， c o s 3 7^{\circ} = 0.8

，重力加速度

g = 10 m / s^{2}

。两导体棒与导轨间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　）

A、T=10s时，通过棒ab的电流方向为从a到b B、T=10s时，棒cd运动的速度大小为3.6m/s C、时间T内，通过棒ab的电荷量大小为27.0C D、时间T内，棒cd移动的距离为21.0m

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5、我国“东数西算”工程致力于实现数据算力的跨区域优化配置，某西部数据中心为提升供电稳定性，实现服务器负载状态可视化，采用了智能供电系统，其核心电路简化如图所示：理想自耦变压器左端接交流电源（电压有效值

U = 220 V

），

R_{0} 、 R_{1} 、 R_{2}

为定值电阻，初始时开关S断开，滑片P置于线圈中间位置，副线圈电路中的智能负载电阻R₃（对应服务器）处于半负载状态，并联的指示灯L正常发光。已知

R_{0} = 2 Ω ， R_{1} = 1 Ω ， R_{2} = 0.4 Ω ， R_{L} = 6 Ω

，服务器高负载时

R_{3} = 3 Ω

，半负载时

R_{3} = 9 Ω

，低负载时

R_{3} = 15 Ω

。电流表为理想交流电表，忽略导线电阻，不考虑电流变化对指示灯电阻的影响，下列说法正确的是（　　）

A、仅将滑片P下移，电流表的示数减小 B、仅将服务器从半负载状态切换至低负载状态时，

R_{0}

消耗的功率变小 C、仅将服务器从半负载状态切换至高负载状态时，指示灯L会变亮 D、仅将开关S闭合，R₂两端电压为8.8V

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6、已知在取无穷远处电势为零时，点电荷在空间某点的电势

φ = k \frac{Q}{r}

，式中Q为场源电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离，k为静电力常量。如图所示，点电荷甲电荷量为4Q（

Q > 0

），点电荷乙电荷量为

- Q

。以点电荷甲所处位置为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，乙点电荷位于

x = 5 l

处，取无穷远处电势为零，则下列x轴上电势φ与电场强度E随x坐标的变化曲线正确的是（　　）

A、

B、

C、

D、

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7、我国“祝融二号”火星车完成表面探测后，计划搭乘轨道返回舱执行“火星样本返回”任务，轨道设计如下：返回舱从火星表面的着陆点启动反推发动机，先进入近火圆轨道Ⅰ，其轨道半径可认为等于火星半径r；在圆轨道Ⅰ稳定运行后，于轨道上的J点（近火点）启动推进器加速，进入椭圆转移轨道Ⅱ。返回舱沿轨道Ⅱ稳定运行后在远火点K进行第二次加速，进入火星中高圆轨道Ⅲ（距离火星表面高度为4r），此后返回舱在圆轨道Ⅲ上持续环绕火星运行，实时监测地球与火星的相对位置，为后续返回地球做好准备。已知火星表面的重力加速度为g₀ ，返回舱在距火星中心距离为h时，其引力势能为

E_{p} = - \frac{G M m_{0}}{h}

（式中M为火星质量，G为引力常量，m₀为返回舱质量），忽略返回舱质量变化和太阳引力干扰，下列说法不正确的是（　　）

A、返回舱在轨道Ⅱ上J点的速度大小为

v = \sqrt{\frac{5 g_{0} r}{3}}

B、返回舱在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上的运行周期之比为

3 \sqrt{15} : 25

C、返回舱从轨道Ⅰ运动到轨道Ⅲ机械能增加了

\frac{3 m_{0} g_{0} r}{5}

D、返回舱在轨道Ⅱ上由J点运动至K点所需的时间为

3 π \sqrt{\frac{3 r}{g_{0}}}

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8、在一次维修工作中，工人需要将重物提升至5楼。为防止重物在上升过程中碰撞阳台，工人采用了如图所示的装置进行提升。图中O处安装有一个定滑轮，AB为一段动摩擦因数

μ =

0.75的滑轨，其水平跨度为16m，竖直高度为12m。在提升过程中，绳子与滑轨之间的夹角为α（重物在A点时，

α = 5^{\circ}

）。工人通过拉动绳子，使质量为m的重物沿滑轨匀速上升。绳子质量、滑轮与绳子之间的摩擦力均忽略不计。

s i n 3 7^{\circ} = 0.6 ， c o s 3 7^{\circ} = 0.8

，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A、绳上的拉力大小为

\frac{12 m g}{20 s i n α + 15 c o s α}

B、滑轨对重物的支持力先增大后减小 C、绳上的拉力一直增大 D、当夹角α=37°时，绳上的拉力有最小值

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9、如图所示，倾角θ=37°的光滑斜面固定在地面上，其上固定一垂直于斜面的挡板C，质量均为1kg的两滑块A和B通过轻质弹簧连接，弹簧劲度系数为30N/m，滑块B紧靠在挡板C上。现对A施加沿斜面向上的F=26N的力，使A由静止沿斜面向上运动，已知重力加速度g=

10 m / s^{2}

，

s i n 3 7^{\circ} = 0.6

，

c o s 3 7^{\circ} = 0.8

，当B刚要离开挡板C时，下列说法正确的是（　　）

A、A发生的位移大小为0.2m B、重力对A做的功为2.4J C、若此时撤去力F，A的加速度大小为

10 m / s^{2}

D、A的速度大小为4m/s

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10、在某光学实验室中，研究小组正在进行一项关于“金属光电效应”的实验，旨在探索不同频率光对金属表面逸出光电子的影响。实验装置如图甲所示，他们使用频率

ν

不同的单色激光照射同一块金属阴极K，测得相应的遏止电压U₀ ，并绘制了如图乙所示的

U_{c} - ν

图像。已知电子电荷量为e，

ν_{0}

、U₀均为已知量，则下列说法正确的是（　　）

A、电源左侧应为负极 B、当入射光的频率

ν_{1} = 2 ν_{0}

时，逸出光电子的最大初动能为eU₀ C、普朗克常量

h = \frac{U_{0}}{e ν_{0}}

D、增大入射光的强度，金属的逸出功会减小

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11、在一次地震监测实验中，研究人员在一条长直隧道中布置了多个振动传感器，用以模拟和研究机械波的传播特性。图甲是t=0时刻沿隧道方向（x轴）的波形图，图乙是位于x=2m处的传感器P记录的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A、该波沿x轴正方向传播 B、这列波的传播速度为2m/s C、从t=0到t=6s，质点P运动的路程为50cm D、平衡位置在x=3m处的质点Q的简谐运动表达式为

y = 10 s i n (\frac{π}{2} t + \frac{3 π}{2}) c m

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12、一束复色光由两种单色光a、b组成，从玻璃射入空气中，入射角相同，产生的光路图如图所示。下列说法正确的是（　　）

A、玻璃对b光的折射率较大 B、a光在玻璃中的速度较大 C、b光的频率较小 D、增大复色光的入射角，空气中b光可能先消失

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13、如图所示，脱水状态下的滚筒洗衣机，其滚筒绕水平轴转动，漏水孔排出衣物水分，稳定阶段里湿衣物可视为在竖直平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）

A、衣物通过最高点和最低点时线速度相同 B、衣物中的水滴在最低点时最容易发生离心现象，最容易被甩出 C、衣物在最高点受到的弹力一定大于重力 D、衣物从最高点运动到最低点过程中一直处于失重状态

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14、自动化机械臂系统常采用电磁驱动方案，其为生产建设提供巨大便利。其模型简化如图所示，ab、cd、ef、gh为四条足够长的光滑平行金属轨道，abcd轨道平面与efgh轨道平面均与水平面平行，abcd轨道位于efgh轨道正上方，两轨道宽度都为

L = 1 m

，高度差为

H = 4 m

，通过导线ae、cg相连，轨道和导线电阻忽略不计。两轨道置于磁感应强度大小为

B = 1 T

，方向垂直轨道平面向下的匀强磁场中（未画出），相同的两个金属机械臂1和2分别位于abcd轨道和efgh轨道上，质量均为

m = 1 kg

，电阻均为

R = 0.2 Ω

。机械臂1与机械臂2的距离d不能超过5m（两机械臂中点连线距离），否则机械臂2无法接收机械臂1发送的信号而断连。上方轨道左侧接有电容为

C = 1 F

的电容器。初始时，开关K断开，机械臂1以初速度

v_{0} = 10 m / s

向右运动，机械臂2静止，机械臂2位于机械臂1正下方，忽略电磁辐射效应。

(1)、求初始时刻机械臂2的加速度大小；

(2)、保持开关K断开，通过计算判断机械臂1、2是否会断连；

(3)、保持开关K闭合，其他初始条件不变，求机械臂系统达到稳定状态时电容C的电压

U_{C}

。

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15、如图所示，四分之一光滑圆弧轨道与水平传送带左端平滑连接，圆弧半径

r = 0.2 m

，传送带长为

L = 0.5 m

，逆时针匀速转动，传送带到光滑水平地面的高度

h = 1.8 m

。一质量为

M = 2 kg

的正方形木板在光滑水平地面上以水平初速度

v_{0} = \sqrt{2} m / s

匀速运动，速度方向垂直于圆弧轨道与传送带所在的竖直面。现将一质量为

m = 2 kg

的小物块从圆弧最上端A点无初速度释放，物块落下后恰好打在木板上表面的中心。已知物块与传送带及木板之间的动摩擦因数分别为

μ_{1} = 0.2

，

μ_{2} = 0.1

，物块始终未落在地面上，重力加速度g取

10 m / s^{2}

，不计空气阻力及木板的厚度。

(1)、求物块刚离开传送带时的速度大小；

(2)、若物块与木板每次碰撞时间极短（重力的冲量可忽略），每次碰撞前后物块的竖直方向速度大小减半，方向反向。求：

①物块与木板最终的速度大小；

②物块与木板第1次碰后瞬间，物块沿水平向右方向上的分速度大小。

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16、某中学物理实验小组通过查阅资料了解到在如图1所示的电路中，当两个电池的电动势相等时，灵敏电流计G示数为0。根据此原理，他们准备测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率。实验过程如下：

(1)、实验小组用螺旋测微器测量该金属丝的直径D，如图2所示，读数为

D =

mm，用游标卡尺测量该金属丝的长度L，如图3所示，读数为

L =

mm。

(2)、小组成员从实验室中找来一些器材，设计了如图4所示的电路图，图中

R_{1}

、

R_{2}

为电阻箱，

R_{x}

为待测金属丝，标准电源

E_{1}

（内阻不计）的电动势和定值电阻

R_{3}

的电阻为已知量，

E_{2}

是可以使用但电动势未知的电源，G为灵敏电流计。

①定值电阻r的作用是；

②将A与b、B与c相连，闭合开关 $K_{1}$ 、 $K_{3}$ ，调节电阻箱 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ ，使开关 $K_{2}$ 闭合时，灵敏电流计示数为0。记录此时电阻箱 $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 的示数 $R_{11}$ 、 $R_{21}$ ，则此时定值电阻 $R_{3}$ 两端电压为（用 $E_{1}$ 、 $R_{11}$ 、 $R_{21}$ 表示）；

③将A与a、B与b相连，闭合开关 $K_{1}$ 、 $K_{3}$ ，再次调节电阻箱 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ ，并保持 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 阻值之和与②中相同，使开关 $K_{2}$ 闭合时，灵敏电流计示数为0。记录此时电阻箱 $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 的示数 $R_{12}$ 、 $R_{22}$ ，则待测金属丝 $R_{x}$ 的阻值为（用 $R_{11}$ 、 $R_{12}$ 、 $R_{3}$ 表示）。

(3)、由电阻定律及

R_{x}

的阻值，即可求得该金属丝的电阻率。

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17、某实验小组利用倾斜导轨验证动能定理，实验装置如图1所示。水平桌面上固定一倾斜导轨，导轨上A处放置一带有遮光片的滑块，其左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与托盘相连，遮光片的宽度为d，遮光片和滑块的总质量为M；导轨上B处有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的遮光时间t。滑块位于A处时遮光片到光电门的距离为l，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B处时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。实验步骤：

（1）在托盘中添加一定质量的砝码，使滑块（含遮光片）恰好匀速向上运动，记录托盘和砝码的总质量 $m_{0}$ 。

（2）将滑块移至A处，在托盘中再添加质量为m的砝码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的遮光时间t。重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时滑块（含遮光片）和砝码、托盘组成的系统动能增加量可表示为 $Δ E_{k} =$ （用 $m_{0}$ 、M、m、d、t表示），合外力对系统所做的总功可表示为 $W =$ （用相关物理量符号表示），在误差允许的范围内，若 $W = Δ E_{k}$ ，则动能定理得以验证。

（3）多次改变m，记录对应的遮光时间t，根据实验数据作出的 $t^{2} - \frac{1}{m}$ 图像如图2所示，图中b已知，则重力加速度 $g =$ （用d、b、l表示）。

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18、如图所示，在光滑绝缘水平桌面上建立直角坐标系xOy，在第Ⅰ、Ⅳ象限存在磁感应强度大小为B、方向垂直桌面向下的匀强磁场。一可视为质点、带电荷量为

+ q

、质量为m的小球，从O点以初速度大小

v_{0}

沿x轴正方向进入磁场，小球在运动过程中受到的空气阻力大小

f = k v

（其中k为已知常数），空气阻力方向与小球速度方向相反，最终小球停在H点，下列说法正确的是（）

A、小球进入磁场瞬间加速度大小为

a = \frac{k v_{0}}{m}

B、H点的横坐标为

\frac{k m v_{0}}{k^{2} + q^{2} B^{2}}

C、H点的纵坐标为

\frac{k m v_{0}}{k^{2} + q^{2} B^{2}}

D、小球轨迹长度为

\frac{m v_{0}}{k}

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19、如图1所示，定值电阻

R_{1} = 1 Ω

，

R_{2} = 6 Ω

，

R_{3}

为滑动变阻器，最大阻值为

6 Ω

，电表均为理想电表。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电路稳定时读出电压表和电流表的示数，得到

U - I

关系如图2所示。下列说法正确的是（）

A、将滑片P向下移动，则电压表示数变大 B、电源内阻

r = 1 Ω

C、电源电动势

E = 4.8 V

D、将滑片P由ab正中间位置滑动到b点过程中，电容器C充电

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20、如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电压

e = 110 \sqrt{2} \sin 100 π t

，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为

25 Ω

，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，其两端电压为220V，总功率为1100W，导线框及其余导线电阻不计，下列说法正确的是（）

A、图示位置线框的磁通量变化率为0 B、电动机的电阻为

44 Ω

C、升压变压器原、副线圈的匝数比为

11 : 60

D、若电动机突然卡住不能转动，输电线上的损耗功率将增大

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