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1、如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab=10 cm,bc=5 cm,当将C与D接入电压恒为U的电路时,电流为2 A,若将A与B接入电压恒为U的电路中,则电流为( )A、0.5 A B、1 A C、2 A D、4 A
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2、在物理学中,研究微观物理问题时借鉴宏观的物理模型,可使问题变得更加形象生动。弹簧的弹力和弹性势能变化与分子间的作用力以及分子势能变化情况有相似之处,因此在学习分子力和分子势能的过程中,我们可以将两者类比,以便于理解。
(1)轻弹簧的两端分别与物块A、B相连,它们静止在光滑水平地面上,现给物块B一沿弹簧方向的瞬时冲量,使其以水平向右的速度开始运动,如图甲所示,并从这一时刻开始计时,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。已知A、B的质量分别为和 , 求:
a.物块B在时刻受到的瞬时冲量;
b.系统在之后的过程中,弹簧中储存的最大弹性势能是多少?第一次达到该值时是图乙中的哪个时刻?
(2)研究分子势能是研究物体内能的重要内容,现某同学计划在COMSOL仿真软件中对分子在分子力作用下的运动规律进行模拟,在模拟的场景中:两个质量同为m的小球A和B(可视为质点且不计重力)可以在x轴上运动,二者间具有相互作用力,将该力F随两球间距r的变化规律设置为和分子间作用力的变化规律相似,关系图的局部如图丙所示,图中F为“正”表示作用力为斥力,F为“负”表示作用力为引力,图中的和都为已知量。若给两小球设置不同的约束条件和初始条件,则可以模拟不同情形下两个小球在“分子力”作用下的运动情况。
a.将小球A固定在坐标轴上处,使小球B从坐标轴上无穷远处静止释放,则B会在“分子力”的作用下开始沿坐标轴向着A运动,求B运动过程中的最大速度;
b.将小球A和B的初始位置分别设置在和 , 小球A的初速度为零,小球B的初速度为上一小问中的(沿x轴正方向),两球同时开始运动,求初始状态至两个小球相距最远时,分子力做功大小。
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3、在2023年9月21日的“天宫课堂”上,同学们与航天员进行互动交流,航天员给同学们解答了与太空垃圾相关的问题。所谓太空垃圾是指在宇宙空间中的各种人造废弃物及其衍生物。假设在空间站观察到如图所示的太空垃圾P、Q、M、N(P、Q、M、N均无动力运行,轨道空间存在稀薄气体),假设空间站和这些太空垃圾均绕地球近似做顺时针方向的圆周运动,则最可能对空间站造成损害的是( )A、P B、Q C、M D、N
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4、图甲为中国京剧中的水袖舞表演,若水袖的波浪可视为简谐横波,图乙为该简谐横波在t=0时刻的波形图,P、Q为该波上平衡位置相距1.05m的两个质点,此时质点 P 位于平衡位置,质点Q 位于波峰(未画出),且质点 P 比质点 Q 先振动。图丙为图乙中P点的振动图像。已知该波波长在0.5m至1m之间,袖子足够长,则下列说法正确的是( )A、该波沿 x轴负方向传播 B、该波的传播速度为0.75m/s C、经1.2s质点 P 运动的路程为 1.2cm D、质点Q 的振动方程为
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5、琉璃灯表演中有一个长方体玻璃柱,如图所示,底面是边长为a的正方形,高为2a。在玻璃柱正中央竖直固定一长为a的线状光源,向四周发出红光。已知玻璃柱的材料对红光的折射率为 , 忽略线状光源的粗细,则玻璃柱一个侧面的发光面积为( )A、 B、 C、 D、
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6、在光滑的水平面上,一质量为0.1kg的物块以8m/s的速度向右运动,与另一质量为0.3kg的静止物块发生正碰,碰撞后一起向右运动,此碰撞过程损失的机械能为( )A、 B、 C、 D、
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7、如图所示,在直角坐标系x轴的下方有三块光滑弹性绝缘挡板PQ、QN、MN,其中P、M两点位于x轴上,PQ、MN平行且关于y轴对称,QN长度为2L,三块挡板间有垂直纸面向外的匀强磁场。在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从直角坐标系第二象限的S处以初速度大小、方向与x轴正方向成30°斜向上飞出,恰好从P点射入磁场,先后与挡板PQ、QN、MN共发生4次碰撞反弹后,从M点离开磁场,并经过S关于y轴的对称点。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为53°,到达QN时的速度方向与x轴正方向的夹角为53°,粒子与挡板间的碰撞为弹性碰撞,且每次碰撞前后速度方向与挡板的夹角相同,不计粒子重力, , 求:
(1)S处的位置坐标;
(2)三块挡板间匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子在匀强磁场中的运动的时间。
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8、如图所示,倾角为30°的固定斜面足够长,置于斜面上的“L”型长木板B的上表面光滑,下表面与斜面上O点以上区域间的动摩擦因数为 , 与斜面上O点以下区域间的动摩擦因数为。某时刻在斜面上O点以上的某处自静止开始释放小物块A和长木板B,此时A在B的顶端,B的底端距O点的距离为长木板B长度的51倍,一段时间后A与B底端的凸起发生第一次碰撞,第一次碰撞后B的速度大小为。已知B的质量是A的质量的4倍,A与B底端凸起的碰撞为弹性碰撞,碰撞时间不计,B底端的凸起大小不计,A视为质点,重力加速度为g。
(1)求长木板B的长度;
(2)A和B底端凸起自第一次碰撞至第二次碰撞期间,A能否到达B的顶端?若A能到达B的顶端,求A与B底端凸起第一次碰撞后再经过多长时间A到达B的顶端;若A不能到达B的顶端,求期间A离B顶端的最小距离;
(3)求B底端到达O点之前,A和B底端凸起碰撞的次数;
(4)B底端到达O点时将A取走,忽略B底端凸起对其质量分布的影响,B沿着其长度方向质量分布均匀,求整个过程中B的位移大小。
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9、如图所示,在直角坐标系x轴的下方有三块光滑弹性绝缘挡板PQ、QN、MN,其中P、M两点位于x轴上,PQ、MN平行且关于y轴对称,QN长度为2L,三块挡板间有垂直纸面向外的匀强磁场。在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从直角坐标系第二象限的S处以初速度大小、方向与x轴正方向成30°斜向上飞出,恰好从P点射入磁场,先后与挡板PQ、QN、MN共发生4次碰撞反弹后,从M点离开磁场,并经过S关于y轴的对称点。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为53°,到达QN时的速度方向与x轴正方向的夹角为53°,粒子与挡板间的碰撞为弹性碰撞,且每次碰撞前后速度方向与挡板的夹角相同,不计粒子重力, , 求:
(1)S处的位置坐标;
(2)三块挡板间匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子在匀强磁场中的运动的时间。
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10、风洞实验室中可以产生沿水平方向、大小可调节的风力。在时刻,在风洞实验室中将一质量为的小球以大小为的初速度水平抛出,抛出点距水平地面的高度为 , 此后控制风洞实验室中的风力F随时间t变化的关系图像如图所示,已知内和内的风力方向与初速度方向相同,重力加速度 , 求:
(1)小球落地时的速度大小;
(2)小球落地点距离抛出点的水平距离。
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11、光导纤维是一种利用全反射规律使光线沿着弯曲路径传播的光学元件。如图所示为某一光导纤维(可简化为圆柱形长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长度 , 直径为 , 折射率为。已知光在真空中的传播速度为 , , 则
(1)欲使从玻璃丝左侧横截面圆心O射入的激光在玻璃丝中发生全发射,求入射角的正弦值取值范围;
(2)若从玻璃丝左侧横截面圆心O射入的激光在玻璃丝中恰好发生全发射,求激光在玻璃丝中传播所用的时间及发生反射的次数(结果均保留两位有效数字)。
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12、某实验小组要测量一未知电源的电动势和内阻。准备的器材有:
毫安表(量程0~100mA,内阻4Ω);
电阻箱R(最大阻值99.9Ω);
一个开关和若干导线。
(1)、由于毫安表的量程较小,考虑安全因素,该实验小组决定将其量程扩大到0~500mA,还需一个阻值为Ω的定值电阻,并将该定值电阻与毫安表(选填“并联”或“串联”)。(2)、请在图甲虚线框内将实物图连接完整。(3)、实验中多次改变电阻箱的阻值R并记录相应通过毫安表的电流I,得到多组数据后描点作出图像如图乙所示,则该电源的电动势V,内阻Ω。(结果均保留两位有效数字) -
13、如图甲所示,光滑的平行金属轨道水平固定在桌面上,轨道左端连接一可变电阻R,一导体杆与轨道垂直放置,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中。导体杆先后两次在水平向右的拉力作用下均由静止开始做匀加速直线运动,两次运动中拉力大小F与速率v的关系图像如图乙所示。其中,第一次对应直线1,开始时拉力大小为 , 改变电阻R的阻值和磁感应强度的大小后,第二次对应直线2,开始时拉力大小为 , 两直线交点的纵坐标为。若第一次和第二次运动中电阻的阻值之比为a、磁感应强度大小之比为b、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为c,导体杆与轨道始终垂直并接触良好,不计导体杆和轨道的电阻,则a、b、c的值可能为( )A、、、 B、、、 C、、、 D、、、
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14、某实验小组利用如图所示的电路模拟研究远距离输电。图中交流电源电压为 , 定值电阻为 , 小灯泡L的规格为“6V 3.6W”,接通电路调节两个变压器,使小灯泡始终以额定功率工作,此时理想变压器原副线圈的匝数比为 , 理想变压器原副线圈的匝数比为。则下列说法中正确的是( )A、和的乘积小于1 B、越大电路的输电效率越高 C、若 , 则R上消耗的功率为0.2W D、若 , 则变压器的输出电压为38V
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15、图甲为一列简谐横波在时的波形图,质点P、Q为该波传播方向上的两个质点,它们平衡位置之间的距离为1m,质点P的振动图像如图乙所示,则质点Q的振动图像可能是( )A、
B、
C、
D、
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16、如图所示为卡诺逆循环过程(制冷机)的图像,该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成,全过程以理想气体为工作物质,工作物质与低温热源和高温热源交换热量的过程为等温过程,脱离热源后的过程为绝热过程。图中虚线、为两条等温线。下列说法中正确的是( )A、一个循环过程中,外界对气体做的功大于气体对外界做的功 B、a→b过程气体压强减小只是由于单位体积内分子数减少导致的 C、a→b过程气体对外界做的功等于c→d过程外界对气体做的功 D、d→a过程气体向外界释放的热量等于b→c过程从低温热源吸收的热量
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17、质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰,其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示,若令 , 则p的取值范围为( )A、 B、 C、 D、
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18、迷你系绳卫星在地球赤道正上方大气层外,沿圆形轨道绕地球飞行。如图所示,某系绳卫星由两个质量相等的子卫星a、b组成,它们之间的绳沿地球半径方向,已知子卫星a、b绕地球做圆周运动的半径分别为、 , 地球半径为R,地球表面重力加速度大小为g,系绳质量不计,则系绳卫星做圆周运动的角速度大小为( )A、 B、 C、 D、
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19、如图所示为竖直平面内的粗糙的四分之一圆轨道ABC,A点的切线水平,B为圆弧AC的中点。一小物块自A点水平进入轨道,从C点冲出轨道上升至最高点后沿原路返回,忽略空气阻力,则下列说法中正确的是( )A、小物块第一次和第二次到达B点时对轨道的压力相等 B、小物块第一次到达C点的加速度大小等于重力加速度大小 C、小物块第一次到达A点时对轨道的压力大小等于自身的重力大小 D、小物块由A到B克服摩擦力做的功大于由B到C克服摩擦力做的功
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20、如图所示,一水晶球支架放置在水平桌面上,支架由水平底托和三根金属支杆构成。一质量为m、半径为l的水晶球静置于支架上,水晶球与三根金属支杆的三个接触点等高,接触点的连线构成边长为l的等边三角形。已知水晶球质量分布均匀,不计支杆与水晶球间的摩擦,重力加速度为g,则每根支杆对水晶球的作用力大小为( )A、 B、 C、 D、