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相关试卷

1、电容储能已经在电动汽车、风力发电等方面得到广泛应用。某同学设计了图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程和测定电容器的电容。器材如下：
电容器 $C$ （额定电压 $10 V$ ，电容标识不清）；
电源 $E$ （电动势 $12 V$ ，内阻不计）；滑动变阻器 $R_{1}$ （最大阻值 $20 Ω$ ）；
电阻箱 $R_{2}$ （阻值 $0 \sim 9999.9 Ω$ ）；电压表 $V$ （量程 $15V$ ，内阻较大）；
开关 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ ，电流传感器，计算机，导线若干。

(1)、按照图甲连接电路，闭合开关 $S_{1}$ 、断开开关 $S_{2}$ ，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器 $R_{1}$ 的滑片应向端滑动 $（$ 选填“ $a$ ”或“ $b$ ” $）$ ．

(2)、当电压表的示数为 $U_{1} = 3 V$ 时，调节 $R_{2}$ 的阻值，闭合开关 $S_{2}$ ，通过计算机得到电容器充电过程电流随时间变化的图像；保持 $R_{2}$ 的阻值不变，断开开关 $S_{1}$ ，得到电容器放电过程电流随时间变化的图像，图像如图乙所示。测得 $I_{1} = 6 mA$ ，则 $R_{2} =$ $Ω$ 。

(3)、重复上述实验，得到不同电压下电容器的充、放电过程的电流和时间的图像，利用面积法可以得到电容器电荷量的大小，测出不同电压下电容器所带的电荷量如下表：
实验次数
$1$
$2$
$3$
$4$
$5$
$6$
$U / V$
$3$
$4$
$5$
$6$
$7$
$8$
$Q / \times 10^{- 3} C$
$0.14$
$0.19$
$0.24$
$0.30$
$0.33$
$0.38$
请在图丙中画出 $U - Q$ 图像，并利用图像求出电容器的电容为F。（结果保留两位有效数字）

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2、图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，点 $M (- 1.5, 0)$ 、点 $N (0.5, 0)$ 分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为 $T = 2 π \sqrt{L C}$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340Hz B、两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点 C、两列波稳定叠加后，波源P、Q之间振幅为2A的点共有10个 D、拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数

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3、下列说法正确的是(　　)

A、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 B、X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C、在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长 D、速度相等的电子和质子，电子的波长大

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4、如图半径为L的细圆管轨道竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为m的小球做完整的圆周运动，圆管内径远小于轨道半径，小球直径略小于圆管内径，下列说法不正确的是（　　）

A、经过最低点时小球可能处于失重状态 B、经过最高点Z时小球可能处于完全失重状态 C、若小球能在圆管轨道做完整圆周运动，最高点Z的速度v最小值为0 D、若经过最高点Z的速度v增大，小球在Z点对管壁压力可能减小

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5、小海同学制作的游戏装置如图所示，安装在竖直轨道 $A B$ 上的弹射器可上下移动，能射出速度大小可调节的小球。圆心为 $O$ 的圆弧槽 $B C D$ 上开有小孔 $P$ ，小球落到小孔时，速度只有沿 $O P$ 方向才能通过小孔，游戏成功。已知当弹射器在轨道上E位置，使小球以速度 $v_{0}$ 水平射出时，游戏成功，则进行下列操作后，仍能使游戏成功的是（　　）

A、弹射器在E位置，将小球以大于 $v_{0}$ 的速度斜向右上射出 B、弹射器在E位置，将小球以小于 $v_{0}$ 的速度斜向右下射出 C、升高弹射器至Q点，小球以大于 $v_{0}$ 的速度斜向右下射出 D、升高弹射器至Q点，小球以小于 $v_{0}$ 的速度斜向右上射出

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6、烟雾自动报警器中装有放射性元素镅241，其衰变方程为 $_{95}^{241} Am \to_{93}^{237} Np+X+ γ$ ， $_{95}^{241} Am$ 的半衰期为432年。下列说法正确的是（　　）

A、方程中的X为β粒子 B、 ${}_{93}^{237}$ Np的比结合能小于 ${}_{95}^{241}$ Am C、核反应的三种射线中，γ射线的电离能力最弱 D、若有1 000个 ${}_{95}^{241}$ Am原子核，经过432年后将剩下500个 ${}_{95}^{241}$ Am原子核未衰变

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7、某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴 $O O^{'}$ 匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Ф随时间t变化的图像，则（　　）

A、 $t = 0$ 时刻线圈处于中性面位置 B、 $t_{1}$ 时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零 C、 $t_{2}$ 时刻电流表示数为0， $t_{3}$ 时刻电流表的示数最大 D、 $t_{4}$ 时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次

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8、2022年2月4日至2022年2月20日北京和张家口联合举行了冬奥会，这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图所示，两个滑雪运动员A、B分别从斜面顶端沿水平方向飞出后，A落在斜面底端，B落在斜面的中点，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A、运动员A、B在空中飞行的时间之比为2∶1 B、运动员A、B从斜面顶端水平飞出的速度之比为2∶1 C、运动员A、B到达斜面时的速度之比为 $\sqrt{2} : 1$ D、运动员A、B先后落在斜面上时的速度方向不同

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9、北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（）

A、周期大 B、线速度大 C、角速度大 D、加速度大

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10、如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点，质量为m，带电量为-q的有孔小球从杆上A点无初速下滑，已知q<Q，且AB=h=BC，小球滑到B点时速度大小为 $\sqrt{3 g h}$ ，求∶
（1）小球从A到B过程中电场力做的功；
（2）A、C两点电势差；
（3）小球滑到C点时速度大小为多少。

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11、某同学用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为 $m_{1}$ ，被碰小球质量为 $m_{2}$ 。记录小球抛出点在水平地面上的垂直投影点 $O$ ，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置 $M 、 P 、 N$ 与 $O$ 的距离分别为 $x_{1} 、 x_{2} 、 x_{3}$ ，如图乙，分析数据：

(1)、若入射小球半径为 $r_{1}$ ，被碰小球半径为 $r_{2}$ ，则要求______（填字母代号）；

A、 $m_{1} > m_{2}, r_{1} > r_{2}$ B、 $m_{1} < m_{2}, r_{1} < r_{2}$ C、 $m_{1} > m_{2}, r_{1} = r_{2}$ D、 $m_{1} < m_{2}, r_{1} = r_{2}$

(2)、入射小球从轨道上滑下时，轨道的粗糙程度对实验结论（选填“有影响”或“无影响”）；

(3)、若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的关系式为（用题中所给物理量的符号表示）。

(4)、某实验小组用另一组装置验证动量守恒定律，如图所示，在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，使入射小球仍从斜槽上S点由静止㳖下，多次实验，得到两球落在斜面上的平均落点 $M^{'} 、 P^{'} 、 N^{'}$ 。用刻度尺测量斜面顶点到 $M^{'} 、 P^{'} 、 N^{'}$ 三点的距离分别为 $l_{1} 、 l_{2} 、 l_{3}$ ，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为（用所测物理量的符号表示）。

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12、用激光测某种材料制成的长方体介质的折射率，介质与屏P平行放置，用红色激光笔以一定角度照射bc侧的O点，从ad一侧的 $O^{'}$ 出射，此时在屏P上的 $S_{1}$ 处有激光点，移走待测介质，光点移到 $S_{2}$ 处。请回答下列问题：

(1)、关于此实验，下列说法正确的是（　　）

A、 $O^{'} S_{1}$ 与 $O S_{2}$ 不一定平行 B、为减小相对误差，应选用厚度ab较大的介质做实验 C、为避免激光在ad界面发生全反射，实验时入射角不能太大 D、该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率

(2)、该小组在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为M、N点，如图所示，则玻璃的折射率 $n =$ 。（用图中线段的字母表示）

(3)、该实验中，若改用绿色激光笔照射（绿光在介质中的折射率大于红光），其他条件不变，则光斑出现在 $S_{1}$ 处的（选填“左侧”或“右侧”）。

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13、明代方以智在《物理小识》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色…”这描述的是光的色散现象。如图所示，一宝石的横截面为半圆，MN是其直径，P是圆弧上的一点。在横截面所在的平面，一束光自P点射入宝石，折射为a、b两束单色光。下列说法正确的是（　　）

A、宝石对b光的折射率比对a光的折射率大 B、a光的频率比b光的频率大 C、在宝石中，a光的传播速度比b光的传播速度小 D、在真空中，a光的波长比b光的波长长

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14、在x轴上有两个固定的点电荷Q₁、Q₂ ，其电场中的电势φ在x轴正半轴上的分布如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、Q₁为负电荷，Q₂为正电荷 B、x₁处的电场强度为零 C、x₂处的电势最低、电场强度为零 D、带电量为q的正检验电荷从x₂位置移到无穷远的过程中，电场力做功为qφ₀

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15、把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示，已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是 $54 r / min$ 。下列表述正确的是（　　）

A、增大电压可以增大筛子的固有频率 B、减小电压可以增大筛子的振动幅度 C、增大筛子质量可以减小驱动力的频率 D、减小筛子质量可以减小筛子的振动幅度

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16、下列关于静电场的说法中正确的是（　　）

A、库仑通过扭秤实验得出库仑定律 B、卡文迪什通过实验测量了元电荷的数值为 $1.6 \times 10^{- 19} C$ C、元电荷实际上是指电子和质子本身 D、电场是一种为研究物理问题而假想的物质

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17、竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度为E。在该匀强电场中，用轻质丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成 $θ$ 角时小球恰好平衡，如图所示。重力加速度为g，求：

(1)、小球所带电荷量是多少？

(2)、若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？

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18、某星球表面的重力加速度大小为5m/s² ，航天员登陆该星球后，在该星球表面以大小为v₀=20m/s的初速度竖直向上抛出一小球，小球可视为质点，忽略星球自转的影响，引力视为恒力，阻力可忽略，则（　　）

A、经过2s小球速度变为零 B、抛出的小球在前6s内的位移大小为40m C、小球在第1s末、第2s末、第3s末的速度大小之比为3：2：1 D、小球第一个1s内、第二个1s内、第三个1s内、第四个1s内的位移大小之比为1：3：5：7

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19、物理学家在科研时经常利用电磁场加速和约束高能粒子。在如图所示的空间直角坐标系 $O x y z$ 中， $x \geq 0$ 的空间内充满匀强磁场，大小为 $B$ ，方向可调，初始时沿 $x$ 轴负方向。坐标为（0，0，L）的 $M$ 点有一粒子源，可沿 $y O z$ 平面内的第一象限与 $z$ 轴负方向成 $θ = 30^{°}$ 角发射粒子。粒子第一次运动到 $x O y$ 平面时轨迹恰好与 $y$ 轴相切。已知粒子质量为 $m$ ，电荷量为 $+ q$ ，不计粒子重力和粒子间的相互作用。

(1)、求粒子初速度 $v_{0}$ 的大小。

(2)、将磁场方向调整为沿 $z$ 轴正方向，求
①粒子运动到 $x O y$ 平面的时间；
②粒子经过 $x O y$ 平面时的 $x$ 坐标与 $y$ 坐标的表达式。（可用三角函数表示）

(3)、保持 $x \geq 0$ 空间的初始磁场和粒子发射方向不变，在此空间再充满沿 $z$ 轴负方向的匀强电场，电场强度大小满足 $E_{0} = \frac{v_{0} B}{2}$ ，求粒子运动过程中距 $x O y$ 平面的最大距离 $d$ 。

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20、某物理兴趣小组设计了一个电流天平，如图所示，“”形磁铁的两侧为 $N$ 极，中心为 $S$ 极，两极间的磁感应强度大小均为 $B$ ，磁极宽度均为 $L$ ，忽略边缘效应。绕在骨架上的正方形线圈套于中心磁极，骨架与秤盘连为一体，线圈两端 $C 、 D$ 与外电路连接。当一待测重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流可确定重物的质量。已知线圈匝数为 $n$ ，电阻为 $R$ ，弹簧劲度系数为 $k$ ，秤盘和线圈（含骨架）的总质量为 $M$ ，空气阻力忽略不计，求：

(1)、线圈向下运动过程中，线圈 $C$ 端的电势高还是 $D$ 端的高？

(2)、若供电的电流为 $I$ ，则待测重物的质量 $m$ 是多大？

(3)、如果把供电电源撤去、重物取走，将线圈 $C 、 D$ 两端短接，待秤盘静止后，再将质量也为 $M$ 的重物轻轻置丁秤盘上，秤盘会做阻尼振动，
①从把质量为 $M$ 的重物轻轻放置到秤盘上到最终秤盘停止运动，该过程中线圈产生的焦耳热；（已知弹簧的弹性势能 $E_{P} = \frac{1}{2} k x^{2}, k$ 为弹簧的劲度系数， $x$ 为弹簧的形变量）
②从把质量为 $M$ 的重物轻轻放置到秤盘上到秤盘第一次运动到最低点时弹簧的形变量为 $x_{0}$ ，求该过程中线圈受到的安培力的冲量大小。

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