相关试卷

1、如图甲所示，一竖直无限长导线通有恒定电流 $I = 1 A$ ，旁边有一边长 $l = 1 m$ 的正方形闭合导电线框，线框由质量均为 $m$ 、电阻均为 $R = 2 Ω$ 的金属杆 $a b$ 、 $c d$ 和不计质量与电阻的导电轻杆 $a d$ 、 $b c$ 组成，可绕竖直对称轴 $O O'$ 无摩擦转动。开始时线框与通电直导线共面且 $a b$ 边与直导线的距离 $d = 1 m$ ，现给线框一初始角速度 $ω$ 按俯视顺时针方向开始转动，已知无限长直导线在空间某点产生的磁感应强度与该点到直导线的垂直距离 $x$ 成反比、与电流 $I$ 成正比，即 $B = k \frac{I}{x}$ ，其中 $k$ 未知。如图乙所示是 $I = 1 A$ 的长直导线在空间产生的磁感应强度大小与 $x$ 的关系。

(1)、由乙图求 $k$ 的大小，并根据 $k$ 求出线框中心点的磁感应强度B的大小；

(2)、线框转过 $90 °$ 时的感应电流方向？并估算此过程中通过线框的电荷量 $q$ ；（计算结果保留两位有效数字）

(3)、由于直导线产生的磁场微弱，在线框边长 $l$ 较小时可将闭合导电线框处的磁场近似看作匀强磁场。在电磁阻尼作用下线框将缓慢减速，现测得经 $\frac{5 π}{ω}$ 时间角速度减小量为 $Δ ω$ （ $Δ ω$ 未知，且 $Δ ω ≪ ω$ ），该过程产生焦耳热为 $Q$ 。（本小题计算结果用题中所给字母表示）
①此过程线框产生感应电流的有效值多大；
②试估算线框在该转动过程中角速度的减小量 $Δ ω$ 。（已知当 $0 < x ≪ 1$ ，有 ${(1 - x)}^{2} \approx 1 - 2 x$ ）

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2、如图所示，质量为 $1 kg$ 的滑块 $A$ 从一平台水平抛出，恰好从 $C$ 点沿切线进入半径 $R = \frac{25}{11} m$ 的竖直光滑圆弧轨道 $C D E$ ，且对轨道 $C$ 点无挤压。之后滑块 $A$ 沿圆弧轨道 $D E$ 从 $E$ 点滑出以后进入无限长水平轨道 $G H$ ，与静止在水平轨道 $G H$ 的 $F$ 点质量为 $2 kg$ 滑块 $B$ 发生弹性碰撞，由于 $G F$ 足够长，在以后的运动中滑块 $A$ 、 $B$ 还能再次发生碰撞，且碰撞前滑块 $B$ 都已处于静止，每次碰撞都是弹性碰撞。已知 $∠ C O D = θ = 53 °$ ，圆弧轨道的 $E$ 点与水平轨道 $G H$ 的 $G$ 点平滑连接， $A$ 由特殊材料制成而与水平轨道 $G H$ 没有摩擦，滑块 $B$ 与水平轨道 $G H$ 的动摩擦因数 $μ = 0.1$ ，本题中 $g = 10 {m/s}^{2}$ ，求：

(1)、 $A C$ 的竖直高度 $h$ ；

(2)、滑块 $A$ 运动到圆弧轨道的 $E$ 点时对 $E$ 轨道的压力 $F_{N}$ ；

(3)、滑块 $B$ 发生的总位移s。

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3、如图所示，一根劲度系数 $k = \frac{p_{0} S}{H}$ 的轻质弹簧上端固定，下端与一质量为 $m = \frac{p_{0} S}{10 g}$ 的绝热活塞连接并悬挂一绝热气缸。活塞与气缸内封闭着一定质量的理想气体。气缸内部带有加热装置，顶部开口且有卡扣，以保证活塞不会脱离。气缸内部高为 $H$ 、底面积为 $S$ ，缸内气体初始温度为 $T_{0}$ ，活塞到气缸底部的距离为 $0.5 H$ ，弹簧被拉伸了 $0.5 H$ 。现缓慢加热气体使气缸下降到活塞恰好到达气缸顶部。已知大气压强恒为 $p_{0}$ ，重力加速度为 $g$ ，忽略活塞和气缸壁的厚度及加热装置的体积，不计一切摩擦。求：

(1)、绝热气缸的总质量 $M$ ；

(2)、活塞恰好到达气缸顶部时封闭气体的温度 $T$ ；

(3)、已知在整个加热过程中，气体吸收的热量为 $Q$ ，求气体内能的变化量 $Δ U$ 。

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4、

(1)、在“金属丝电阻率的测量”实验中，小明同学用米尺测出金属丝的长度 $l$ ，用螺旋测微器测量其直径 $d$ 如图所示，则直径 $d =$ $mm$ ；经粗测金属丝的电阻约为 $5 Ω$ ，为了使测量更加准确，他用伏安法测量该金属丝的电阻，所用的电路如图甲所示，图中电压表的右端应与（选填“ $a$ ”或“ $b$ ”）点连接；电路连接正确后，电压表和电流表的示数分别为 $U$ 和 $I$ ，该金属丝的电阻率 $ρ =$ （结果用题中字母表示）。

(2)、要精确测量电池的电动势和内阻，小组成员设计了如图乙所示的电路， $R_{0}$ 为定值电阻， $R$ 为滑动变阻器，两个直流电压表 $V_{1}$ 、 $V_{2}$ 均可视为理想电表。
①请根据图乙所示电路图，在图丙中用笔画线代替导线完成实物图连接。
②实验中移动滑动变阻器的滑片，分别读出电压表 $V_{1}$ 和 $V_{2}$ 的多组数据 $U_{1}$ 、 $U_{2}$ 。利用测出的数据描绘出 $U_{1} - U_{2}$ 图像如图丁所示，图中直线的斜率为 $k$ ，截距为 $a$ ，可得电池的电动势 $E =$ ，内阻 $r =$ 。（用 $k$ 、 $a$ 、 $R_{0}$ 表示）

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5、在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，

(1)、用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误，则上述情形下测得的单色光波长将（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；

(2)、若想对图的情形进行调整，则需要的操作是（）

A、旋转毛玻璃屏 B、左右拨动拨杆 C、左右转动透镜 D、旋转测量头

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6、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如图所示。

(1)、需要的实验操作有（　　）

A、调节滑轮使细线与桌面平行 B、调节轨道与桌面的夹角以补偿阻力 C、小车从靠近滑轮处由静止释放 D、先接通电源再释放小车

(2)、经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如下图所示，图中相邻计数点之间还有四个实际点没有画出来，计数点3的读数为cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小为 ${m/s}^{2}$ （计算结果保留3位有效数字）。

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7、在下列学生实验中，需要用到打点计时器和天平的实验有（）

A、“探究小车速度随时间变化的规律” B、“探究加速度与力、质量的关系” C、“用单摆测量重力加速度的大小” D、“探究两个互成角度的力的合成规律”

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8、如图所示，一光滑木板倾斜固定，与水平面的夹角 $θ = 30 °$ ，木板的底端固定一垂直木板的挡板，上端固定一定滑轮 $O$ 。劲度系数为 $k = \frac{16 m g}{5 d}$ 的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为 $2 m$ 的物块Q连接。跨过定滑轮 $O$ 的不可伸长的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上的质量为 $m$ 的物块P连接。初始时物块P在水平外力 $F$ 作用下静止在直杆的 $A$ 点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角 $α = 37 °$ 。撤去水平外力 $F$ ，物块P由静止运动到 $B$ 点时轻绳与直杆间的夹角 $β = 53 °$ 。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为 $d$ ，重力加速度大小为 $g$ ，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳共线且与木板平行，不计滑轮大小及摩擦，物块P、Q均可视为质点。取 $sin 37 ° = 0.6$ ， $cos 37 ° = 0.8$ 。则下列说法正确的是（　　）

A、物块Q下滑过程中，弹簧的弹性势能一直减小 B、物块P从 $A$ 点运动到 $B$ 点的过程中，轻绳拉力对物块P做正功 C、物块P从 $A$ 点运动到 $B$ 点的过程中，轻绳拉力对物块Q做的功为 $\frac{5}{36} m g d$ D、物块P从 $A$ 点运动到 $B$ 点的过程中，物块Q的重力势能减少量等于P、Q两物块总动能的增加量

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9、一列简谐横波沿x轴正方向传播，从某时刻开始计时，在t=6s时的波形如图（a）所示。在x轴正方向，距离原点小于一个波长的A质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）

A、A质点在t=3s与t=7s时刻速度方向相反 B、A点的平衡位置离原点的距离为x=0.25m C、t=9s时，平衡位置在x=1.7m处的质点加速度方向沿y轴正方向 D、t=13.5s时，平衡位置在x=1.4m处的质点位移为负值

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10、下列说法正确的是（　　）

A、自由落体过程中任意连续相等时间通过的位移之比可能为2：3 B、电场线一定是不闭合的 C、光电效应实验中光的频率越高，逸出光电子的动能就越大 D、根据玻尔的氢原子理论，氢原子由低能级向高能级跃迁时动能变小、电势能增大

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11、如图1所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，并不落向漏斗下方。我们用如下模型对此进行分析：如图2所示，一圆锥体（圆锥的顶点为O，底面圆心为O^'）绕垂直于水平面的轴线以恒定的角速度ω转动，一质量为m小物体（可看作质点）随圆锥体一起转动且相对于圆锥体静止。以圆锥体为参考系，圆锥体中的小物体还多受到一个“力”，同时小物体还将具有一个与这个“力”对应的“势能”。为便于研究，在过轴线的平面上，以顶点O为坐标原点、以竖直向上为y轴正方向建立xOy直角坐标系，小物体在这个坐标系中具有的“势能”可表示为 $E_{P x} = - \frac{1}{2} m ω^{2} x^{2}$ 。该“势能”与小物体的重力势能之和为其总势能。当小物体处在圆锥壁上总势能最小的某一位置时，小物体既没有沿圆锥面上滑的趋势，也没有沿圆锥面下滑的趋势，此时小物体受到的摩擦力就会恰好为0，即使圆锥壁光滑，小物体也不会滑向下方。根据以上信息可知，下列说法中正确的是（　　）

A、小物体多受到的那个“力”的方向指向O^'点 B、小物体多受到的那个“力”的大小随x的增加而减小 C、该“势能”的表达式 $E_{P x} = - \frac{1}{2} m ω^{2} x^{2}$ 是选取了x轴处“势能”为零 D、当圆锥体以恒定的角速度ω^'转动时（ $ω' > ω$ ），小物体沿圆锥壁向下移至某一位置时受到的摩擦力才可能恰好为0

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12、在量子引力理论中，普朗克长度被视为可探测的最小空间尺度。一种估算方法是考虑如下思想实验：为了探测更小的空间结构，需要更高能量的光子。但当光子能量极高时，其自身引力效应显著，可能形成一个微观黑洞，（理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的 $\sqrt{2}$ 倍，即 $v^{'} = \sqrt{\frac{2 G m}{R}}$ ）从而无法提供更小的尺度信息。高中阶段为了简化运算，我们可以令光子的波长等于 $4 π$ 乘以黑洞的半径（设黑洞的半径等于普朗克长度 $L_{p}$ ），我们就可以得到最小的长度 $L_{p}$ 。已知光子的能量为 $E = \frac{h c}{λ}$ ，有效质量为 $m = \frac{E}{c^{2}}$ 。普朗克常数 $h = 6.63 \times 10^{- 34} J \cdot s$ ，真空光速 $c = 3 \times 10^{8} m/s$ ，引力常数 $G = 6.67 \times 10^{- 11} {Nm}^{2} {kg}^{- 2}$ ，则普朗克长度约为（　　）

A、 $1.6 \times 10^{- 35} m$ B、 $1.6 \times 10^{- 33} m$ C、 $1.1 \times 10^{- 37} m$ D、 $1.1 \times 10^{- 40} m$

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13、角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。其简化结构如图所示，质量为 $m$ 的元件 $A$ 与轻质弹簧连接，可在杆上自由滑动，弹簧的自然长度为 $L$ 、劲度系数为 $k$ ，电源电动势为 $E$ 、内阻不计，滑动变阻器总长也为 $L$ ，电阻分布均匀，系统静止时 $P$ 在 $B$ 点，不计一切阻力，当系统绕轴 $O O'$ 以角速度 $ω$ 转动时，元件 $A$ 发生位移并输出相应的电压信号，则（　　）

A、电路中电流随角速度的增大而增大 B、输出电压随角速度的增大而减小 C、弹簧的伸长量为 $x = \frac{m ω L}{k - m ω^{2}}$ D、输出电压 $U$ 与 $ω$ 的函数式为 $U = \frac{E m ω^{2}}{k - m ω^{2}}$

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14、光镊技术可以用来捕获、操控微小粒子（目前已达微米级），其原理是光在接触物体后，会对其产生力的作用，虽然这个作用力很微小，但对于微小的物体如细胞，这种作用力足够使它发生移动。如图所示是某次激光操控微粒的光路示意图， $a$ 、 $b$ 为完全相同的激光束，则（　　）

A、光镊技术利用光的直线传播特性 B、激光进入该微粒后传播速度不变 C、此次操控对微粒产生向上的作用力 D、只减少激光束 $b$ 的强度，对微粒有向左的分力作用

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15、磁阱常用来约束带电粒子的运动。如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过 $x o y$ 平面，1、2、3、4直导线与 $x o y$ 平面的交点成边长为 $2 a$ 的正方形且关于 $x$ 轴和 $y$ 轴对称，各导线中电流方向已标出，已知无限长通电直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，题中带电粒子重力不计，下列说法正确的是（　　）

A、导线2、4连线上各点的磁感应强度均为0 B、从 $O$ 点处平行导线入射的带电粒子做匀速直线运动 C、 $x$ 轴上虚线框内各点磁感应强度相同 D、沿着 $y$ 轴正方向入射的粒子在坐标平面内做匀速圆周运动

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16、乌贼被称为“海中火箭”，其“外套膜”能够迅速收缩，将海水高速喷出进而向另一方向加速冲刺，可轻易加速到 $15 m / s$ 。一质量为0.5kg（不含体内水）的乌贼初始时静止，某时刻开始以相对于地面恒为 $40 m / s$ 的速度水平喷水，不计水的阻力且不考虑竖直方向的运动和受力变化，则（　　）

A、乌贼喷水过程中乌贼和喷出的水组成的系统水平方向动量不守恒 B、乌贼向后喷水，喷出的水对周围的水产生一个作用力，周围的水对喷出的水的反作用力使乌贼向前运动 C、若乌贼要极短时间内达到 $15 m / s$ 的速度，则要一次性喷出约0.19kg的水 D、若乌贼要极短时间内达到 $15 m / s$ 的速度，此过程中乌贼受到它喷出的水的作用力的冲量为 $20 N \cdot s$

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17、引力波是时空弯曲中的涟漪，由宇宙中质量巨大的天体发生加速运动、碰撞合并等剧烈事件引发，会以光速 $c$ 在宇宙中传播。若已知某双星系统辐射引力波的功率为 $P = \frac{2}{5 c^{5}} G^{4} M^{m} R^{n}$ 。其中 $G$ 为引力常量、 $M$ 为星球的质量、 $R$ 为双星之间的距离，则 $m$ 、 $n$ 分别为（　　）

A、 $m = 5$ 、 $n = - 5$ B、 $m = 5$ 、 $n = - 3$ C、 $m = 3$ 、 $n = - 2$ D、 $m = 5$ 、 $n = 2$

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18、国际拔河比赛规定，每个队按8名运动员体重的总和分成若干重量级别，同等级别的两个队进行比赛。如图所示，运动员必须穿“拔河鞋”或没有鞋跟等突出物的平底鞋，不能戴手套。不计拔河绳的质量，认为拔河过程中绳始终保持水平，下列说法正确的是（　　）

A、地面对运动员的作用力方向竖直向上 B、获胜队伍对绳的拉力大小等于失败队伍对绳的拉力大小 C、拔河绳对两支队伍的拉力是一对相互作用力 D、比赛过程中两队队员受到的地面摩擦力总是等大反向

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19、比值定义法是物理学中常用的研究方法，它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用物理量的大小而改变，下面式子属于比值定义法的是（　　）

A、 $a = \frac{F}{m}$ B、 $I = \frac{U}{R}$ C、 $C = \frac{ε_{r} s}{4 π k d}$ D、 $φ = \frac{E_{p}}{q}$

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20、图1为X射线光谱与光电子能谱实验仪器结构示意图。图中X射线管由电子枪阴极和金属钼阳极构成，电子被电压加速后与金属钼阳极碰撞产生X射线。X射线与材料靶相互作用会产生散射X射线和光电子并被分别探测。如图2所示，若产生的X射线为L壳层电子向K壳层跃迁，则称为 $K_{α}$ 线。已知：普朗克常量 $h = 6.6 \times 10^{- 34} J \cdot s$ ，真空中光速 $c = 3 \times 10^{8} m/s$ ，电子电荷量大小 $e = 1.6 \times 10^{- 19} C$ 。

(1)、阴极处无初速的电子经 $U = 30 kV$ 的加速电压加速后，撞击金属阳极产生X射线，若电子全部动能转化为X射线光子的能量，求该光子的波长（结果保留一位有效数字）：

(2)、用钼的 $K_{α}$ 特征X射线（光子能量 $E_{kα} = 17.5 keV$ ）照射某材料靶，测得靶材某内层电子吸收光子后逸出的最大初动能 $E_{kmax} = 1.25 keV$ ，求该内层电子的电离能 $E_{0}$ ；若仅增加照射强度，判断最大初动能是否会发生变化；

(3)、若只考虑康普顿效应，利用波长为 $λ_{0}$ 的 $K_{α}$ 射线与某一材料靶作用，散射X光与入射X光方向之间的夹角为θ，假设材料靶中电子静止，质量为m。如图3所示，在材料靶右侧处增加一磁感应强度为B的匀强磁场，出射电子自O点射入磁场，磁场左边界（垂直于入射X光方向）放置一感应装置接收电子。若图1中 $θ = 90 °$ ，求电子接收位置到出射点O的距离（用题给符号表示，不考虑相对论效应）；

(4)、英国物理学家莫塞莱发现，特征X射线的频率 $ν$ 的平方根与原子序数Z成线性关系，即满足 $\sqrt{ν} = a (Z - b)$ ，其中a和b为常数。使用钼靶X射线管，测得其产生的 $K_{α}$ 射线频率为 $ν_{Mo}$ 。更换阳极靶材后，测得一未知靶材产生的 $K_{α}$ 射线频率为 $ν_{Mo}$ 的3.24倍。若已知常数a和b保持不变，且对于 $K_{α}$ 系，b≈1。计算并判断该靶材可能是下列哪种材料（铜29、银47、钨74、金79）（已知钼的 $Z_{Mo} = 42$ ，计算结果取整数）。

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