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1、暑假里,小李同学和小伙伴们玩起了一种趣味运动,手持乒乓球拍托实心塑料球移动,距离大者获胜。若小李在趣味运动中沿水平方向做匀加速直线运动,手、球拍与球保持相对静止且球拍平面和水平面之间的夹角为θ,如图所示。设球的质量为m,不计球拍和球之间的摩擦力,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )A、球拍对球的作用力大小为mgcosθ B、球的加速度大小为gtanθ C、球拍对球不做功 D、球的重力做负功
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2、如图所示,一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢地从底部经过b点爬到a点。则下列说法正确的是( )A、碗对蚂蚁的摩擦力变大 B、碗对蚂蚁的支持力变大 C、碗对蚂蚁的作用力变小 D、蚂蚁的合外力变小
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3、“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。在“空气充电宝”某个工作过程中,“空气充电宝”内一定质量理想气体的图像如图所示。下列说法正确的是( )A、a到b过程中,外界对“空气充电宝”内气体做正功 B、a到b过程中,“空气充电宝”内气体从外界吸收热量 C、b到c过程中,“空气充电宝”内气体内能不变 D、b到c过程中,“空气充电宝”内气体分子的平均动能增大
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4、如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。外壁面可视为斜面,与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用,磁力垂直于壁面。下列关系式正确的是( )A、F=FN B、G =Ff C、G = Ff cosθ D、Ff = G cosθ
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5、如图所示,歼-20沿曲线MN向上爬升,图中画出表示歼-20在P点速度的四种方向,其中可能正确的是( )A、① B、② C、③ D、④
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6、如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定轴匀速转动,圆盘与水平桌面的夹角为 , 圆盘的半径为R,圆盘边缘处有一小物体与圆盘始终保持相对静止,物体与盘面间的动摩擦因数为 , 小物块经过圆盘的最低点A处时受到的摩擦力大小为最大静摩擦力的。已知小物块的质量为m,取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,则小物块经过圆盘最高点B处时,下列说法正确的是( )A、小物块恰好不受圆盘面的摩擦力 B、小物块受到的摩擦力方向沿BO方向 C、小物块受到的摩擦力大小为 D、小物块受到的向心力大小为
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7、在水槽中,波源是固定在同一个振动片上的两根细杆,当振动片振动时,细杆周期性的击打水面,形成两列水面波,这两列波相遇后,在它们的重叠区域会形成如图甲所示的稳定干涉图样。如图乙所示,振动片做周期T的简谐运动,两细杆同步周期性地击打水面上的A、B两点,以线段AB为直径在水面上画一个半圆,半径OC与AB垂直。圆周上除C点外还有其他振幅最大的点,D点为距C点最近的振动振幅最大的点。已知半圆的直径为d,∠DBA=37°,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则( )A、水波的波长为 B、水波的传播速度 C、AB圆周上共有10个振动减弱点 D、若减小振动片振动的周期,C点可能为振幅最小的点
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8、类似光学中的反射和折射现象,用磁场或电场调控也能实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示,在竖直平面内有三个平行区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;Ⅰ区宽度为d,存在磁感应强度大小为B、方向垂直平面向外的匀强磁场,Ⅱ区的宽度很小。Ⅰ区和Ⅲ区电势处处相等,分别为和 , 其电势差。一束质量为m、电荷量为e的质子从O点以入射角射向Ⅰ区,在P点以出射角射出,实现“反射”;质子束从P点以入射角射入Ⅱ区,经Ⅱ区“折射”进入Ⅲ区,其出射方向与法线夹角为“折射”角。已知质子仅在平面内运动,单位时间发射的质子数为N,初速度为 , 不计质子重力,不考虑质子间相互作用以及质子对磁场和电势分布的影响。
(1)若不同角度射向磁场的质子都能实现“反射”,求d的最小值;
(2)若 , 求“折射率”n(入射角正弦与折射角正弦的比值)
(3)计算说明如何调控电场,实现质子束从P点进入Ⅱ区发生“全反射”(即质子束全部返回Ⅰ区)
(4)在P点下方距离处水平放置一长为的探测板(Q在P的正下方),长为 , 质子打在探测板上即被吸收中和。若还有另一相同质子束,与原质子束关于法线左右对称,同时从O点射入Ⅰ区,且 , 求探测板受到竖直方向力F的大小与U之间的关系。
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9、如图所示,容积为的暖水瓶内倒入温度为97℃的热水,将瓶塞轻放入瓶口,瓶塞与瓶口内侧接触良好且不漏气。已知瓶口的横截面积为 , 瓶塞圆台侧面母线与轴线间的夹角为 , , 。瓶塞与瓶口间的动摩擦因数为0.15,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略瓶塞的重力。瓶内气体温度始终与水温相同,瓶内气体可视为理想气体,外界大气压强 , 热力学温度与摄氏温度的关系为。瓶内温度缓慢降到78.5℃,此时瓶塞恰好不发生滑动。
(1)求瓶内温度为78.5℃时,瓶塞受到的摩擦力大小(结果保留两位有效数字);
(2)若稍微拔动瓶塞使外部气体进入暖水瓶内,忽略瓶内水温的微小变化,求稳定后进入瓶内的空气质量与原来暖水瓶中空气质量的比值。
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10、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上,架子下部固定一个小电动机,电动机轴上装一支软笔。电动机转动时,软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹。(忽略软笔尖对钢柱运动的影响,已知当地重力加速度为g)(1)、实验操作时,应该______。(填正确答案标号)A、先打开电源使电动机转动,后烧断细线使钢柱自由下落 B、先烧断细线使钢柱自由下落,后打开电源使电动机转动(2)、如图乙所示是某次实验得到的钢柱痕迹图像,其中痕迹O为画出的第一个痕迹,从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E,测得它们到痕迹O的距离分别为、、、、。若钢柱的质量为m,电动机每秒转动n圈,则画出痕迹D时,钢柱下落的速度 , 此时钢柱的重力势能比开始下落时减少了。(用题中所给物理量的字母表示)(3)、该同学测量出各痕迹到第一个痕迹O的距离h及各痕迹对应钢柱的下落速度v,然后以h为横轴、以为纵轴作出了如图丙所示的图线。若钢柱下落过程中机械能守恒,则图线的斜率近似等于。(用题中所给物理量的字母表示)
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11、电子枪除了加速电子外,同时还有使电子束会聚或发散作用,其原理可简化为如图所示。一球形界面外部空间中各处电势均为 , 内部各处电势均为 , , 球心位于z轴上O点。一束靠近z轴且关于z轴对称的电子以相同的速度平行于z轴射入该界面,电子质量为m,电子电荷量为e,由于电子在界面处只受到法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,不考虑相对论相应和电子之间相互作用力。某电子射到界面方向与法线的夹角为 , 它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角(图中未标出),下列描述正确的是( )A、电子束汇聚到O点 B、电子束运动方向 C、电子通过界面动能增加了 D、电子束运动方向
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12、如图所示,原长为l的轻质弹簧,一端固定在O点,另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上,与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l,P点到O点的距离为 , OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点,在此过程中,弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )A、弹簧的劲度系数为 B、小球在P点下方处的加速度大小为 C、从M点到N点的运动过程中,小球受到的摩擦力先变小再变大 D、从M点到P点和从P点到N点的运动过程中,任意关于P点对称的点小球受到的摩擦力大小相等
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13、有一块厚度为h,半径为R的圆饼状玻璃砖,折射率为 , 现经过圆心截取二分之一,如图所示,使截面ABCD水平放置,一束单色光与该面成角入射,恰好覆盖截面。已知光在真空中传播速度为c,不考虑玻璃砖内的反射光,以下说法正确的是( )A、从弧面射出的光线在玻璃砖内传播的最长时间为 B、从弧面射出的光线在玻璃砖内传播的最长时间为 C、弧面ABCD上有光线射出的面积 D、弧面ABCD上有光线射出的面积
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14、在一凝冻天气里,贵州某地的两小孩在庭院里用一板凳倒放在水平冰面上玩耍。其中一人坐在板凳上,另一人用与水平方向成角斜向下的恒力F推着板凳向前滑行,如图所示。已知板凳上的小孩与板凳的总质量为30.8kg,板凳与冰面间的动摩擦因数为0.05,重力加速度大小取10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8。为使板凳做匀速直线运动,F应为( )A、13N B、20N C、27N D、35N
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15、2023年3月,清华大学学生在操场上拍摄到中国空间站凌月画面。凌月是指在地球上观测月球时,看到空间站在月球表面快速掠过(轨迹可视为与图中月球直径重合),空间站凌月时间仅为0.54秒,空间站和月球绕地球运动的轨道可视为圆轨道。已知月球绕地运行周期及轨道半径、空间站运行周期、地球表面重力加速度和地球半径,忽略地球自转,利用以上信息可求得( )A、地球质量 B、引力常量 C、月球半径 D、月球质量
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16、如图所示,绝热隔板把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体和。气体分子之间相互作用的势能可忽略。现通过电热丝对气体加热一段时间后,、各自达到新的平衡。下列说法中错误的是( )A、的温度升高 B、加热后的分子热运动比更激烈 C、的体积增大,压强变小 D、增加的内能大于增加的内能
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17、如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源,其发生β衰变的半衰期为6h。则该测厚仪( )A、衰变产物为 B、衰变的原因是弱相互作用 C、用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是β射线 D、20g放射源经12h后剩余物质的质量为5g
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18、两水平放置的平行金属板M、N如图甲所示,板长L=0.4m,板间距d=0.4m。两金属板间加如图乙所示的电压UMN , 忽略电场的边缘效应。在金属板右侧有一矩形磁场区域abcd,ab=0.4m,ad=0.8m,O'为ad边的中点,磁场边界ad与金属板垂直,磁感应强度大小 , 方向垂直纸面向里。在极板左端有一粒子源,不断地向右沿着与两板等距的水平线OO'发射比荷、初速度大小的带负电粒子,忽略粒子受到的重力以及它们之间的相互作用,每个粒子在金属板间运动时电压可视为定值。零时刻射入平行板间的粒子恰好能经过b点,求:(1)、粒子能射出金属板时的电压U的范围;(2)、零时刻射入平行板间的粒子在平行板间和磁场中运动的总时间t;(3)、粒子从bc边界离开磁场区域的宽度s。
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19、泥地越野是一项极具挑战性的活动,因为在泥地中运动时,车辆容易打滑或陷入泥中,所以需要特别的技巧和设备来应对。已知越野车的质量为1.5t,发动机的输出功率为30kW,越野车在平直的泥地上行驶的最大速度为72km/h,越野车行驶时受到的阻力恒定。越野车以a=1m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,达到额定功率后,保持额定功率继续运动。(1)、求越野车在泥地上行驶时受到的阻力大小f;(2)、求越野车做匀加速直线运动的过程能持续的时间t1;(3)、若越野车做变加速运动至最大速度所用的时间为t2 , 求该过程中越野车的位移x与时间t2的关系式。
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20、某种“系留气球”如图甲所示,图乙是气球的简化模型图。主、副气囊通过不漏气、无摩擦的活塞分隔开,主气囊内封闭有一定质量的理想气体(密度较小),副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定,左端与活塞连接。当气球在地面达到平衡时,活塞与左挡板刚好接触,弹簧处于原长。在气球升空过程中,大气压强逐渐减小,弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时,活塞刚好与右挡板接触,理想气体的体积变为初始时的1.6倍,此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强p0=1×105Pa,热力学温度T0=300K,弹簧始终处于弹性限度内,活塞厚度忽略不计。若气球升空过程中理想气体温度不变。(1)、求目标高度处的大气压强p;(2)、气球在目标高度处长时间驻留,气球内、外温度达到平衡时,弹簧压缩量为左、右挡板间距离的 , 已知该处大气压强不变,求气球驻留处的大气热力学温度T2。(结果保留三位有效数字)