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相关试卷

1、如图，在竖直平面内，固定有半径 $R_{1} = 1 m$ 和半径 $R_{2} = 0.3 m$ 的光滑圆形轨道，他们轨道弧长分别占圆周的 $\frac{1}{4}$ 和 $\frac{3}{4}$ ，圆轨道与水平轨道分别相切于B点和D点，且平滑连接。某时刻，让质量为 $m_{1} = 0.1 kg$ ，不带电的绝缘小滑块P从A点静止释放，经圆轨道滑至B点，从B点进入水平轨道，与静止在C点的小滑块Q发生弹性碰撞，滑块Q的质量为 $m_{2} = 0.1 kg$ ，电量为 $q = + 1 C$ 。整个过程中滑块Q的电荷量始终保持不变，滑块P、Q均可视为质点，与水平轨道间的动摩擦因数均为 $μ = 0.1$ ， BC间距 $x_{1} = 2 m$ ， CD间距 $x_{2} = 1 m$ 。滑块Q从C点到D运动的过程中，存在垂直轨道平面向里磁感应强度 $B = 0.25 T$ 的匀强磁场；滑块Q从D点进入光滑轨道时，磁场消失，同时加入水平向右范围足够大的匀强电场，场强大小 $E = \sqrt{3} N/C$ 。已知重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：
（1）小滑块P刚到 $\frac{1}{4}$ 光滑圆轨道最低点B时对圆轨道的压力；
（2）小滑块P与小滑块Q碰撞后Q的速度大小为多少？
（3）判断当Q进入光滑绝缘半圆轨道后是否会脱离轨道。若不会，则求经过N点的速度；若会，试求Q离开半圆轨道时的速度大小为多少？（计算结果可用根式表示）

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2、由于三大常规能源的短缺，新能源汽车成为当下各国研发的主方向。理论上汽车刹车车轮抱死的情况下，刹车距离与速度的平方成正比，与动摩擦因数成反比，当摩擦因数一定时，刹车距离取决于车速。现实生活中，车速一样的情况下，往往车载重越重，刹车距离就越长。为探究这个问题，研究小组对某新能源汽车进行研究，该车质量为 $m = 2 t$ ，额定功率为 $P_{0} = 60 kW$ ，以额定功率在水平路面上启动，受到的阻力恒为 $F_{阻} = 2000 N$ 。保持额定功率行驶时间 $t = 25 s$ 时，速度达到最大，随即刹车（防抱死制动装置ABS启动，不考虑反应时间），测得制动距离等于启动到最大速度距离的 $\frac{1}{3}$ 倍。查得抱死时动摩擦因数为 $μ = 0.71$ ，计算发现防抱死时刹车系统的制动力 $F_{制}$ 小于车轮抱死时与地面的滑动摩擦力 $F_{f}$ 。由此可知，这就是车载重越重刹车距离越长的原因。求：
（1）该车从启动到最大速度的过程中，汽车行驶的位移大小；
（2）上述刹车过程中刹车系统的制动力 $F_{制}$ 。

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3、甲图所示电路是2019年新教材中的一幅图，某同学发现将一块满偏电流为50μA小量程电流表，改装成0 ~ 1mA、0 ~ 10mA两个量程的安培表，需用R₁= 4.22Ω和R₂= 37.89Ω的电阻。
（1）由上述数据，计算小量程电流表的内阻Ω（计算结果保留3位有效数字）

（2）该同学为验证计算结果，设计了如图乙所示的电路，则量小量程电流表的内阻。A是标准电流表，R和R₀分别是滑动变阻器和电阻箱，S是单刀开关，S₁是单刀双掷开关，E是电源。完成下列填空：
①将S₁拨向接点1，接通S，调节滑动变阻器R，使小量程电流表指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；
②然后将S₂拨向接点2，保持①步骤中滑动变阻器R的位置不变，调节电阻箱R₀ ，使标准电流表的读数，记下此时R₀的读数；
③多次重复上述过程，计算R₀读数的，即为待测小量程电流表的内阻，在误差允许的范围内，发现小量程电流表的内阻无误。

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4、某同学受太空中测量质量方法的启示，设计了如图甲的实验装置，利用动力学方法测量砂桶中砂的质量。

主要实验步骤如下：
（1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入质量为 $m_{0}$ 的砂；
（2）接通传感器电源，释放小车，利用传感器测出对应的位移与时间（ $x - t$ ）图像：
（3）在砂桶和砂质量不变的情况下，改变小车的质量，测量出不同的加速度。
①图乙是当小车质量为 $M = 0.2 kg$ 时，运动过程中传感器记录下的 $x - t$ 图像，由图可知，小车的加速度 $a =$ $m / s^{2}$ 。
②图丙为加速度a的倒数和小车质量M的（ $\frac{1}{a} - M$ ）图像，利用题中信息求出砂的质量 $m_{0} =$ $kg$ （已知砂桶的质量 $m = 0.01 kg$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ）。

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5、某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角为 $θ$ ，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长 $a b = c d = L$ 、 $b c = a d = 2 L$ ，线圈以角速度 $ω$ 绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B，方向始终与两边的运动方向垂直，线圈的总电阻为r，外接电阻为R，下列说法正确的是（　　）

A、该发电机产生的是正弦交流电 B、线圈切割磁感线时，产生的电动势为 $E = 2 N B L^{2} ω$ C、该发电机产生的产生电动势的最大值与有效值相等 D、线圈切割磁感线时，bc边受到的安培力大小为 $F = \frac{4 N^{2} B^{2} L^{3} ω}{R + r}$

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6、地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。在天文学中，天文单位有严格的定义，用符号AU表示，即地球到太阳的距离为1AU。科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，绘出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU的椭圆，其轨道可近似为圆轨道，在银河系中心可能存在质量很大的黑洞。地球绕太阳公转周期为1年，根据题中给出的数据，可以估算的是（　　）

A、S2的周期 B、太阳的质量 C、太阳与黑洞的质量比 D、黑洞的质量

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7、如图，水平桌面上，一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动。物体运动 $t_{0}$ 秒后，速度大小增为 $v_{m}$ ，此时撤去F，物体继续滑行 $2 t_{0}$ 秒后停止运动。则（　　）

A、在此过程中F所做的功为 $\frac{1}{2} m v_{m}^{2}$ B、在此过程中F的冲量大小等于 $\frac{3}{2} m v_{m}$ C、F的大小等于滑动摩擦力大小的3倍 D、物体与桌面间的动摩擦因数等于 $\frac{v_{m}}{3 g t_{0}}$

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8、圆形区域内有垂直圆面的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带电粒子从圆周上的某点以不同速度沿直径方向射入磁场。第一次离开磁场时速度方向偏转 $90 °$ ，第二次离开磁场时速度方向偏转 $60 °$ ，不计重力。则第一次与第二次的入射速度大小之比为（　　）

A、 $\frac{1}{2}$ B、 $\frac{\sqrt{3}}{3}$ C、 $\frac{\sqrt{3}}{2}$ D、 $\sqrt{3}$

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9、如图，一个原子核X经图中所示的14次衰变，其中有m次 $α$ 衰变、n次 $β$ 衰变，生成稳定的原子核Y，则（　　）

A、 $m = 8 ， n = 6$ B、 $m = 6 ， n = 8$ C、 $m = 4 ， n = 10$ D、 $m = 2 ， n = 12$

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10、如图，A、B、C、D是正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量都为q的正电荷，在B点放了某个未知电荷 $q^{'}$ 后，恰好D的电场强度等于0。则放在B点的电荷电性和电荷量为（　　）

A、负电荷电荷量为 $\sqrt{2} q$ B、负电荷电荷量为 $2 \sqrt{2} q$ C、正电荷电荷量为 $2 \sqrt{2} q$ D、正电荷电荷量为 $\sqrt{2} q$

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11、如图，在斜面顶端P点处，沿竖直面内将一小球以初动能 $E_{k 0}$ 水平向右抛出，经一段时间后落在斜面上的A点，若在P点处以初动能 $2 E_{k 0}$ 水平向右抛出同一小球，经一段时间后落在斜面上的B点。下列物理量的关系正确的是（　　）

A、时间为 $t_{P B} = 2 t_{P A}$ B、速度为 $v_{B} = 2 v_{A}$ C、动能为 $E_{k B} = 2 E_{k A}$ D、动量为 $p_{B} = 2 p_{A}$

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12、拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具。某同学用该拖把在水平地板上拖地，当沿拖杆方向施加大小为F的水平推力时，拖把头在地板上做匀速直线运动；当沿拖杆方向施加大小仍为F，方向与竖直方向成θ = 60°角的拉力时，拖把头也恰好做匀速直线运动。拖把头与水平地板间的动摩擦因数为（　　）

A、 $\frac{\sqrt{3}}{2}$ B、 $2 - \sqrt{3}$ C、 $\frac{\sqrt{3}}{6}$ D、 $\frac{\sqrt{3}}{3}$

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13、如图所示，带正电荷的橡胶环绕轴OO'以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（　　）

A、N极竖直向上 B、N极竖直向下 C、N极沿轴线向左 D、N极沿轴线向右

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14、如图所示，水平轨道左端与长 $L = 1.25 m$ 的水平传送带相接，传送带逆时针匀速运动的速度 $v_{0} = 1m/s$ 。轻弹簧右端固定在光滑水平轨道上，弹簧处于自然状态。现用质量 $m = 0.1 kg$ 的小物体（视为质点）将弹簧压缩后由静止释放，到达水平传送带左端B点后，立即沿切线进入竖直固定的光滑半圆轨道最高点并恰好做圆周运动，经圆周最低点C后滑上质量为 $M = 0.9 kg$ 的长木板上，竖直半圆轨道的半径 $R = 0.4 m$ ，物块与传送带间动摩擦因数 $μ_{1} = 0.8$ ，物块与木板间摩擦因数 $μ_{2} = 0.25$ 。取 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：
（1）物块到达B点时速度 $v_{B}$ 的大小；
（2）弹簧被压缩时的弹性势能 $E_{p}$ ；
（3）要使小物块恰好不会从长木板上掉下，木板长度 $s$ 与木板和地面之间摩擦因数 $μ_{3}$ 的关系（设最大静动摩擦力等于滑动摩擦力）。

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15、用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落：

(1)、关于本实验，下列说法正确的是___________（填字母代号）。

A、应选择质量大、体积小的重物进行实验 B、释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态 C、先释放纸带，后接通电源

(2)、实验中，得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为h_A、h_B、h_C_。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔE_p= ，动能变化量ΔE_k=（用已知字母表示）。

(3)、在误差允许范围内，当满足关系式时，可验证机械能守恒。

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16、如图甲，套圈是一种喜闻乐见的街头游戏，某次游戏中一位小朋友将套圈沿水平方向抛出，结果套中玩具A（如图乙），若他第二次将套圈沿相同方向水平抛出后恰好套中玩具B，忽略空气阻力和套圈转动的影响，套圈和玩具A、B均视为质点。对于两次游戏过程，下列说法正确的是（　　）

A、套中玩具B的套圈在空中运动时间更长 B、套中玩具B的套圈抛出时初速度更大 C、套中玩具A的套圈抛出时初速度更大 D、套中玩具B套圈的落地速度大于套中玩具A套圈的落地速度

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17、关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（　　）

A、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B、做变速运动的物体机械能可能守恒 C、外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D、若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒

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18、如图所示，间距为 $L$ 的足够长光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨平面与水平面夹角为 $θ = 30^{\circ}$ 。两导轨上端接有阻值为 $R$ 的定值电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为 $B$ 的匀强磁场中，质量为 $m$ 、电阻也为 $R$ 的金属杆ab，在沿导轨平面向上、大小为 $F = 2 m g$ 的恒力作用下，由静止开始从导轨底端向上运动，经过 $t$ 时间金属棒开始以速度 $v_{0}$ 做匀速直线运动，在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为 $g$ ，不计空气阻力和导轨电阻。求：
（1）金属棒 $a b$ 开始运动时加速度的大小；
（2）从开始运动到金属棒速度刚达到 $v_{0}$ 的过程中，恒定拉力做功；
（3）金属棒匀速运动后的某时刻改变拉力，使金属棒以大小为 $\frac{1}{2} g$ 的加速度向上做匀减速运动，则向上匀减速运动过程中拉力对金属棒的冲量大小。

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19、游客在动物园里常看到猴子在荡秋千和滑滑板，其运动可以简化为如图所示的模型，猴子需要借助悬挂在高处的秋千绳飞跃到对面的滑板上，质量为 $m = 18 kg$ 的猴子在竖直平面内绕圆心 $O$ 做圆周运动。若猴子某次运动到 $O$ 点的正下方时松手，猴子飞行水平距离 $H = 4 m$ 后跃到对面的滑板上， $O$ 点离平台高度也为 $H$ ，猴子与 $O$ 点之间的绳长 $h = 3 m$ ，重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ ，不考虑空气阻力，秋千绳视为轻绳，猴子可视为质点，求：
（1）猴子落到滑板时的速度大小；
（2）猴子运动到 $O$ 点的正下方时绳对猴子拉力的大小。

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20、光导纤维由纤芯和包层两部分组成，为了在纤芯与包层的分界面发生全反射，光导纤维中纤芯材料的折射率应大于包层材料的折射率。如图所示，一条长直光导纤维的长度 $d = 7.5 km$ ，在纤芯与包层的分界面发生全反射的临界角 $C = 60^{°}$ 。现一束细光从右端面中点以 $θ = 53^{°}$ 的入射角射入，光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射。 $(s i n 53^{°} = 0.8$ ， $\cos 53^{°} = 0.6$ ，光在空气中的传播速度取 $c = 3 \times 10^{8} m / s$ ）求：
（1）纤芯的折射率；
（2）若从右端射入的光能够传送到左端，求光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间。

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