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相关试卷

1、某电磁助推装置设计如图，超级电容器经调控系统为电路提供1000A的恒定电流，水平固定的平行长直导轨处于垂直水平面的匀强磁场中，a可视为始终垂直导轨的导体棒，b为表面绝缘的无人机。初始时a静止于MM^'处，b静止于a右侧某处。现将开关S接1端，a与b正碰后锁定并一起运动，损失动能全部储存为弹性势能。当a运行至NN^'时将S接2端，同时解除锁定，所储势能瞬间全部转化为动能，a与b分离。已知电容器电容C为10F，导轨间距为0.5m，磁感应强度大小为1T，MM^'到NN^'的距离为5m，a、b质量分别为2kg、8kg，a在导轨间的电阻为0.01Ω。碰撞、分离时间极短，各部分始终接触良好，不计导轨电阻、摩擦和储能耗损，忽略电流对磁场的影响。

(1)、若分离后某时刻a的速度大小为10m/s，求此时通过a的电流大小。

(2)、忽略a、b所受空气阻力，当a与b的初始间距为1.25m时，求b分离后的速度大小，分析其是否为b能够获得的最大速度；并求a运动过程中电容器的电压减小量。

(3)、忽略a所受空气阻力，若b所受空气阻力大小与其速度v的关系为f = kv²（k = 0.025N·s²/m²），初始位置与（2）问一致，试估算a运行至NN^'时。a分离前的速度大小能否达到（2）问中分离前速度的99%，并给出结论。（0.99² = 0.980l）

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2、如图，一长为2m的平台，距水平地面高度为1.8m。质量为0.01kg的小物块以3m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取10m/s²。

(1)、求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离。

(2)、若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45m，物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1s。求物块第一次与地面接触过程中，所受弹力冲量的大小，以及物块弹离地面时水平速度的大小。

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3、光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。

(1)、若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为 $\frac{2 \sqrt{3}}{3}$ ，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。

(2)、若探测器光阴极材料的逸出功为 $9.939 \times 1 0^{- 20} J$ ，求该材料的截止频率。（普朗克常量 $h = 6.626 \times 1 0^{- 34} J \cdot s$ ）

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4、自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定 $L C$ 振荡电路的频率来确定水位高度。
某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。

(1)、研究集气室内气体压强与体积的关系
①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小（填“会”或“不会”）影响集气室内气体压强的大小。
②测量集气室高度 $h_{0}$ 、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H和集气室进水高度，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如下表所示。
$H / c m$
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
$h / c m$
0.33
0.40
0.42
0.52
0.61
0.70
0.78
0.87
实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量（填“H”或“h”）产生的相对误差较小。
③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与 $\frac{1}{p}$ 的关系曲线，如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原点的主要原因是

(2)、研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的 $u - t$ 图像，u的频率即为 $L C$ 振荡电路的频率。 $L C$ 振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是 $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$ ，则图中（填“甲”或“乙”）对应的水位较高。

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5、

(1)、某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。
①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻 $a 、 b$ 两端测量其阻值，这时开关S应（填“断开”或“闭合”）。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻 $R_{1} 、 R_{2}$ 与温度t的关系分别对应图2中曲线 $I 、 Ⅱ$ 。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻（填“ $R_{1}$ ”或“ $R_{2}$ ”）具有相同温度特性。

(2)、某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力加速度为g。
①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。
甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。
你认为（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。
②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度 $d_{1} = 10.0 m m$ ，光电门宽度 $d_{2} = 20.0 m$ 。某次测量时，记录通过光电门A的遮光时间为 $25.0 m s$ ，则滑块经过光电门A的速度大小为 $m / s$ 。

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6、如图，真空中两个足够大的平行金属板 $M 、 N$ 水平固定，间距为 $d ， M$ 板接地。M板上方整个区域存在垂直纸面向里的匀强磁场。M板O点处正上方P点有一粒子源，可沿纸面内任意方向发射比荷、速度大小均相同的同种带电粒子。当发射方向与 $O P$ 的夹角 $θ = 60 °$ 时，粒子恰好垂直穿过M板Q点处的小孔。已知 $O Q = 3 L$ ，初始时两板均不带电，粒子碰到金属板后立即被吸收，电荷在金属板上均匀分布，金属板电量可视为连续变化，不计金属板厚度、粒子重力及粒子间的相互作用，忽略边缘效应。下列说法正确的是（　　）

A、粒子一定带正电 B、若间距d增大，则板间所形成的最大电场强度减小 C、粒子打到M板上表面的位置与O点的最大距离为 $7 L$ D、粒子打到M板下表面的位置与Q点的最小距离为 $\sqrt{3} d$

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7、如图，截面为等腰三角形的光滑斜面体固定在水平地面上，两个相同的小物块通过不可伸长的细绳跨过顶端的轻质定滑轮，静止在斜面体两侧，细绳与斜面平行。此外，两物块分别用相同的轻质弹簧与斜面体底端相连，且弹簧均处于原长。将左侧小物块沿斜面缓慢拉下一小段距离，然后松开。弹簧始终在弹性限度内，斜面倾角为 $θ$ ，不计摩擦和空气阻力。在两物块运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A、左侧小物块沿斜面做简谐运动 B、细绳的拉力随左侧小物块加速度的增大而增大 C、右侧小物块在最高位置的加速度与其在最低位置的加速度大小相等 D、若 $θ$ 增大，则右侧小物块从最低位置运动到最高位置所用的时间变长

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8、如图，真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B，带有等量同种电荷，电荷量为q，两者间距远大于小球直径，两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触，再跟B接触，移走C后，A和B之间的静电力大小仍为F，则 $Q : q$ 的绝对值可能是（　　）

A、1 B、2 C、3 D、5

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9、随着我国航天事业飞速发展，人们畅想研制一种核聚变能源星际飞行器。从某星球表面发射的星际飞行器在飞行过程中只考虑该星球引力，不考虑自转，该星球可视为质量分布均匀的球体，半径为 $R_{0}$ ，表面重力加速度为 $g_{0}$ 。质量为m的飞行器与星球中心距离为r时，引力势能为 $m g_{0} R_{0}^{2} (\frac{1}{R_{0}} - \frac{1}{r}) (r ⩾ R_{0})$ 。要使飞行器在距星球表面高度为 $R_{0}$ 的轨道上做匀速圆周运动，则发射初速度为（　　）

A、 $\sqrt{g_{0} R_{0}}$ B、 $\sqrt{\frac{3 g_{0} R_{0}}{2}}$ C、 $\sqrt{2 g_{0} R_{0}}$ D、 $\sqrt{3 g_{0} R_{0}}$

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10、2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压 $U_{2}$ 时，输入电压 $U_{1}$ 保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头 $1 、 2$ 间和 $2 、 3$ 间的线圈匝数 $n_{12} = n_{23} = \frac{n}{10}$ ，开关S接3时输出电压的瞬时值 $u_{2} = U_{m} s i n ω t$ ，则S接2时 $u_{2} - t$ 的图像为（　　）

A、 B、 C、 D、

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11、某同学在傍晚用内嵌多个彩灯的塑料绳跳绳，照片录了彩灯在曝光时间内的运动轨迹，简图如图。彩灯的运动可视为匀速圆周运动，相机本次曝光时间是 $\frac{1}{30} s$ ，圆弧对应的圆心角约为 $30 °$ ，则该同学每分钟跳绳的圈数约为（　　）

A、90 B、120 C、150 D、180

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12、如图，内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上，左右边沿等高。该截面内，一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球，一端固定于凹槽左边沿，另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径，所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点，则F的最大值为（　　）

A、 $\frac{1}{2} G$ B、 $\frac{\sqrt{2}}{2} G$ C、G D、 $\sqrt{2} G$

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13、1992年，江苏扬州出土的古代铜卡尺，由固定尺和活动尺组成，现代游标卡尺的构件与其非常相似，已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度，示数如图所示，其读数为（　　）

A、 $14.20 m m$ B、 $14.2 m m$ C、 $17.20 m m$ D、 $17.2 m m$

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14、某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（　　）

A、对外做功 B、向外界传递热量 C、分子的数密度增大 D、每个分子的速率都增大

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15、《汉书》记载“姑句家矛端生火”，表明古人很早就发现了尖端放电现象。若带电长矛尖端附近某条电场线如图，则 $a 、 b 、 c 、 d$ 四点中电势最高的是（　　）

A、a点 B、b点 C、c点 D、d点

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16、如图1所示，金属圆筒A接高压电源的正极，其轴线上的金属线B接负极。

(1)、设 $A 、 B$ 两极间电压为U，求在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功W。

(2)、已知筒内距离轴线r处的电场强度大小 $E = k \frac{2 λ}{r}$ ，其中k为静电力常量， $λ$ 为金属线B单位长度的电荷量。如图2所示，在圆筒内横截面上，电荷量为q、质量为m的粒子绕轴线做半径不同的匀速圆周运动，其半径为 $r_{1} 、 r_{2}$ 和 $r_{3}$ 时的总能量分别为 $E_{1} 、 E_{2}$ 和 $E_{3}$ 。若 $r_{3} - r_{2} = r_{2} - r_{1}$ ，推理分析并比较 $(E_{3} - E_{2})$ 与 $(E_{2} - E_{1})$ 的大小。

(3)、图1实为某种静电除尘装置原理图，空气分子在B极附近电离，筒内尘埃吸附电子而带负电，在电场作用下最终被A极收集。使分子或原子电离需要一定条件。以电离氢原子为例。根据玻尔原子模型，定态氢原子中电子在特定轨道上绕核做圆周运动，处于特定能量状态，只有当原子获得合适能量才能跃迁或电离。若氢原子处于外电场中，推导说明外电场的电场强度多大能将基态氢原子电离。（可能用到：元电荷 $e = 1.6 \times 1 0^{- 19} C$ ，电子质量 $m = 9.1 \times 1 0^{- 31} k g$ ，静电力常量 $k = 9.0 \times 1 0^{9} N \cdot m^{2} / C^{2}$ ，基态氢原子轨道半径 $a = 5.3 \times 1 0^{- 11} m$ 和能量 $E_{0} = - 13.6 e V$ ）

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17、关于飞机的运动，研究下列问题。

(1)、质量为m的飞机在水平跑道上由静止开始做加速直线运动，当位移为x时速度为v。在此过程中，飞机受到的平均阻力为f，求牵引力对飞机做的功W。

(2)、飞机准备起飞，在跑道起点由静止开始做匀加速直线运动。跑道上存在这样一个位置，飞机一旦超过该位置就不能放弃起飞，否则将会冲出跑道。已知跑道的长度为L，飞机加速时加速度大小为 $a_{1}$ ，减速时最大加速度大小为 $a_{2}$ 。求该位置距起点的距离d。

(3)、无风时，飞机以速率u水平向前匀速飞行，相当于气流以速率u相对飞机向后运动。气流掠过飞机机翼，方向改变，沿机翼向后下方运动，如图所示。请建立合理的物理模型，论证气流对机翼竖直向上的作用力大小F与u的关系满足 $F \propto u^{α}$ ，并确定 $α$ 的值。

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18、北京谱仪是北京正负电子对撞机的一部分，它可以利用带电粒子在磁场中的运动测量粒子的质量、动量等物理量。
考虑带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中的运动，且不计粒子间相互作用。

(1)、一个电荷量为 $q_{0}$ 的粒子的速度方向与磁场方向垂直，推导得出粒子的运动周期T与质量m的关系。

(2)、两个粒子质量相等、电荷量均为q，粒子1的速度方向与磁场方向垂直，粒子2的速度方向与磁场方向平行。在相同的时间内，粒子1在半径为R的圆周上转过的圆心角为 $θ$ ，粒子2运动的距离为d。求：
a．粒子1与粒子2的速度大小之比 $v_{1} : v_{2}$ ；
b．粒子2的动量大小 $p_{2}$ 。

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19、某物体以一定初速度从地面竖直向上抛出，经过时间t到达最高点。在最高点该物体炸裂成 $A 、 B$ 两部分，质量分别为 $2 m$ 和m，其中A以速度v沿水平方向飞出。重力加速度为g，不计空气阻力。求：

(1)、该物体抛出时的初速度大小 $v_{0}$ ；

(2)、炸裂后瞬间B的速度大小 $v_{B}$ ；

(3)、 $A 、 B$ 落地点之间的距离d。

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20、利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。

(1)、按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为____（填各实验步骤前的字母）。

A、释放小车 B、接通打点计时器的电源 C、调整滑轮位置，使细线与木板平行

(2)、实验中打出的一条纸带如图2所示， $A 、 B 、 C$ 为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的（填“左端”或“右端”）与小车相连。

(3)、图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度 $v =$ 。

(4)、某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为 $0.10 s$ ，圆盘半径 $R = 0.10 m$ 。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为 $m / s^{2}$ ；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为 $m / s^{2}$ 。（结果均保留两位有效数字）

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