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相关试卷

1、磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总质量 $m = 4.0$ kg的列车模型，如图甲所示，该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd，线框的总电阻 $R = 3.2$ Ω，用两根足够长、水平固定、间距 $L = 0.40$ m（和矩形线框的边长ab相等）的平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的车轨，导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为 $B = 1$ T，每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示（图乙中只画出矩形线框）。将列车放置于车轨上，当匀强磁场以速度 $v_{0} = 25 m/s$ 向右匀速运动时，列车因受到磁场力而运动起来，运动过程中受到的阻力恒为 $f = 1$ N。
（1）求列车加速时的最大加速度 $a_{\max}$ ；
（2）求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P；
（3）若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时，在 $t_{0} = 10 s$ 时列车才开始运动， $t_{1} = 40 s$ 之后线框中的电流保持不变，在 $t_{2} = 50 s$ 时磁场突然静止， $t_{3} = 72 s$ 时列车才静止，求列车的制动距离d。

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2、以下说法正确的是（）

A、在“探究小车速度随时间变化关系”实验中，不必补偿阻力，但要调节滑轮高度，使细绳与小车轨道平行 B、在“验证机械能守恒定律”实验中，若出现重力势能减少量小于动能增加量，可能是重物下落时阻力较大导致 C、在“测玻璃的折射率”实验中，应尽可能使大头针竖直插在纸上，并观察大头针的针帽是否在同一线上 D、在“探究气体等温变化的规律”实验中，在活塞上涂润滑油的主要目的是为了密封气体，以保证气体质量不变

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3、在用单摆测量重力加速度的实验中：

(1)、某同学组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点到摆球最顶端的长度 $L_{0} = 97.00 cm$ ，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图甲所示，则摆球直径 $d =$ $cm$ 。

(2)、实验时，他利用如图乙所示装置记录振动周期，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，光敏电阻与某自动记录仪相连，该仪器显示的光每每电阻阻值 $R$ 随时间 $t$ 的变化图线如图丙所示，则该单摆的振动周期为 $T =$ s。

(3)、根据以上测量数据可得重力加速度 $g =$ $m / s^{2}$ （结果保留三位有效数字）。

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4、如图所示，在平面介质上有一个等腰三角形ABC，O是BC的中点，相距 $2.5 m$ 的B、C两处各有一个做简谐运动的波源，两波源的振动情况完全相同，产生的机械波波长均为 $1 m$ 。除两波源外，下列说法正确的是（）

A、三角形三条边上共有10个振动加强点 B、AB边上的振动加强点到B点的最小距离为 $0.25 m$ C、AB边上的振动减弱点到AO边的最小距离为 $0.25 m$ D、若增大三角形的底角 $θ$ ，三条边上的振动加强点个数不变

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5、如图甲所示，单摆在竖直面内的A、C之间做简谐运动。小华同学利用传感器得到了单摆的摆球沿摆线方向的 $a - t$ 关系图（图乙）。为了进一步的研究单摆的特性，小华继续实验。先使摆球（视为质点）带负电（摆线是绝缘的），然后分别将其放在垂直纸面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中。对于此次研究，小华的猜想正确的是（　　）

A、由 $a - t$ 图像可得单摆摆动的周期为 $t_{1}$ B、摆球运动到最低点B时，回复力为零，所受合力为零 C、加上匀强磁场后，A与C不在同一水平面 D、加上匀强电场后，单摆周期变小

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6、2024年1月18日，“天舟七号”货运飞船与中国空间站天和核心舱成功对接，“天舟七号”飞船的载货量可达7.4吨，是世界上运货能力最强的货运飞船之一。中国空间站绕地球运行轨道可视为圆形，轨道离地面高度约400km，每天绕地球约转15圈，地球半径约为6400km，下列说法正确的是（）

A、对接后空间站组合体的质量变大，向心加速度会变大 B、空间站绕地球运动的线速度比地球的第一宇宙速度大 C、空间站绕地球运动的角速度比地球同步卫星的角速度小 D、宇航员在空间站里所受地球引力比在地面上受到的重力稍小，他处于完全失重状态

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7、在空间中一足够长圆柱形区域内存在匀强磁场，磁场的方向沿轴线向右，磁感应强度为 $B_{0}$ ，在轴线上有一粒子源，可以每秒发射N个质量为m，电荷量为＋q，速度为 $v_{0}$ 的粒子。不计重力和粒子间的相互作用力。
（1）如图1所示，使粒子源沿垂直轴线的方向发射粒子，粒子恰好不会飞出磁场区域，求磁场区域的半径R；
（2）如图2所示，在磁场区域半径满足（1）的前提下，在右侧磁场范围内垂直轴线放一块足够大收集板A，将大量粒子沿与轴线成 $θ = 30 °$ 向右射出，为保证所有粒子在A上均汇聚于一点，求粒子源到极板A的水平距离；
（3）如图3所示，大量粒子沿与轴线成 $θ = 30 °$ 向右均匀射出，粒子源到A的距离满足（2）问，在A的中心挖一小孔，可使粒子通过。将收集板B平行放置于A右侧，并在AB极板间加上电压。粒子打在B板上即被完全吸收，求收集板B所受的作用力F与极板间电压 $U_{AB}$ 的关系；
（4）实验室中，常利用亥姆霍兹线圈产生匀强磁场，当一对亥姆霍兹线圈间的距离增大时，即可生成磁感应强度随空间缓慢变化的磁场，如图4所示，其磁感应强度两端强，中间弱。带电粒子可以在端点处“反射”而被束缚其中，即“磁约束”。粒子的运动满足如下规律：带电粒子在垂直磁场方向的速度分量 $v_{⊥}$ 与此处的磁感应强度B之间满足： $\frac{\frac{1}{2} m v_{⊥}^{2}}{B} = 常数$ ，现假设该磁场中的最大磁感应强度和最小磁感应强度之比为 $2 : 1$ ，在该磁场的中部最弱区域有一带电粒子源，与轴线成 $θ$ 发射粒子束，要使这些粒子能被束缚在该磁场区域，求 $θ$ 的最小值。

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8、如图所示，水平固定一半径为r的金属圆环，存在一半径为2r，磁感应强度为B，方向竖直向上的圆形磁场区域，磁场区域圆与金属圆环为同心圆。一根长为2r，电阻为2R的均匀金属棒ac沿半径放置在金属圆环上（b为ac棒中点），一端固定在过圆心的导电竖直转轴上，并随轴以角速度 $ω$ 顺时针匀速转动。其右侧与间距为l，倾角 $θ = 30 °$ 的平行金属导轨相连，垂直倾斜导轨存在磁感应强度为B的磁场（图中未画出），垂直导轨放置着长为l，质量为m，电阻为R的导体棒de。倾斜金属导轨右侧通过光滑圆弧与间距也为l水平绝缘轨道连接，导体棒de通过fg时速度大小不变。fg右侧水平放置“]”形金属框hijk，其三条边长度均为l，质量均为m，电阻均为R。在金属框右侧存在垂直导轨、磁感应强度大小均为B、方向上下交替的匀强磁场，每个区域宽度为 $d_{0}$ ，磁场区域足够长。已知 $r = 1 m$ ， $B = 1 T$ ， $R = 0.5 Ω$ ， $l = 1 m$ ， $m = 0.5 kg$ ， $d_{0} = 1.5 m$ 。所有轨道均光滑，摩擦阻力不计。
（1）闭合开关1，导体棒de恰好静止在导轨上，求金属棒ac的角速度 $ω$ ；
（2）闭合开关1，导体棒de恰好静止在导轨上，求金属棒ab两端电势差 $U_{a b}$ 以及ac两端电势差 $U_{a c}$ ；
（3）断开开关1，导体棒de在距水平轨道高为 $h = 3.2 m$ 处静止释放，进入水平轨道后与“]”形金属框发生完全非弹性碰撞，求碰撞后jk边在磁场中经过的位移；
（4）磁悬浮列车的驱动系统可通过该装置模拟。碰后的纯电阻闭合金属框dejk（或hijk）可视为列车下端的动力绕组，水平绝缘导轨可视为列车轨道。将金属框置于磁场中，令交替磁场以速度 $v_{0}$ 向右匀速平移。现改变金属框平行于导轨的长度l（即hj的长度），若金属框始终完全处于磁场中，为使其获得持续的驱动力，求l与 $d_{0}$ 之间应满足的关系。（结果用l和 $d_{0}$ 表示）

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9、动画片《熊出没》中有这样的情节：某天熊大中了光头强设计的陷阱，被挂在了轻质藤条上。聪明的熊大想了一个办法，让自己荡起来使藤条断裂而得救。其简化过程如图所示，设悬点为O，离CD高度 $H = 10.5 m$ 。CD与EF的高度差 $h = 6.8 m$ ，其间由光滑斜面DE连接。熊大可视为质点且质量 $m = 150 kg$ ，重心为A，荡下过程重心到悬点的距离 $L = 9 m$ 且保持不变，藤条能承受的最大张力为 $T = 3000 N$ ，空气阻力忽略不计，重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。
（1）为使藤条断裂，熊大荡至最高点B时绳与竖直方向的夹角 $φ$ 至少为多大？
（2）设熊大刚好在向右摆到最低点时藤条断裂，且恰能在D点处无碰撞地进入斜面，求DE与水平面的倾角 $θ$ 及到达D点时的速度大小；
（3）在（2）的情况下，熊大沿光滑斜面下滑后到达E点，在E点没有光滑曲面与EF连接。设熊大与EF接触后，竖直方向的速度在极短时间内减为0，熊与粗糙平面EF摩擦因数为 $μ$ ，试讨论其在EF平面上滑行的距离s与 $μ$ 的关系。

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10、伽利略温度计结构如图所示。由玻璃泡A、与A相连的细管B、以及液体槽C组成。B管插在液体槽中，管内径的横截面积 $S = 1 {cm}^{2}$ 。当环境温度变化时，管内液面的高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度。已知当环境温度 $T_{1} = 300 K$ 时，A和B中气体的总体积 $V_{1} = 20 {cm}^{3}$ ，此时管内液面的高度差 $x_{0} = 10 cm$ 。大气压强为 $p_{0} = 10^{5} Pa$ ，气体的内能与热力学温度成正比，即 $U = k T$ ，此场景中 $k = 0.02 J/K$ 。B管内液柱引起的压强与大气压强相比可忽略不计，液体槽C液面高度几乎不变。
（1）当外界温度缓慢降为 $T_{2} = 291 K$ 时，求管内液面的高度差x；
（2）当外界温度缓慢降为 $T_{2} = 291 K$ 时，气体放出了多少热量？

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11、如图所示，“饮水鸟”可以不断地重复饮水的动作。这一过程并不违反能量守恒定律。饮水鸟能不断运动，是因为（填“水的内能”、“空气的内能”）转化成饮水鸟的动能。

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12、使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。

(1)、为了探究压强p与体积V的关系，在测得需要的实验数据后，为达到“探究”的实验目的，用图像法进行数据分析，从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列______。

A、作 $p - V$ 图像，根据画出的图线猜测p与V的关系 B、作 $p - \frac{1}{V}$ 图像，根据画出的图线猜测p与V的关系 C、作 $p - V$ 图像，对p与V关系的猜测进行检验 D、作 $p - \frac{1}{V}$ 图像，对p与V关系的猜测进行检验 E、检验正确，得出p与V关系的结论

(2)、第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到的 $p - V$ 图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的 $V - \frac{1}{p}$ 图如图3所示。下列说法正确的是______

A、实验前应将注射器里的空气完全排出 B、为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以减少摩擦 C、由图2可知，第1小组的两次实验气体温度大小关系为 $T_{1} > T_{2}$ D、如图3所示，若第2小组实验操作正确，则 $V_{0}$ 为联通空气柱与压力表细管的体积

(3)、如图4所示，小明从状态A缓慢拉升柱塞，使其到达状态B（体积为 $V_{1}$ ）。若此时突然提升柱塞，使其快速到达体积 $V_{2}$ ，则此时 $V_{2}$ 对应下图中的状态（填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点）

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13、在完成“练习使用多用表”实验后，小刚和小明想通过两个多用表完成以下实验。在两表均进行机械调零后，将多用表A选择开关拨到“2.5V”档，将多用表B选择开关拨到“×1kΩ”档，并完成欧姆调零步骤。

(1)、现用多用表A的“2.5V”档测量多用表B“×1kΩ”档红黑表笔两端电压，则多用表A的红表笔应接多用表B的（填“红表笔”、“黑表笔”），连接表笔后，结果如图1所示，则多用表B“×1kΩ”档红黑表笔两端电压为V。

(2)、在进行上述操作时，他们发现B表也有示数，如图2所示，则B表的读数为，其物理意义是。

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14、在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，需将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳套，如图1所示。其中虚线ab是单个弹簧测力计满量程下橡皮条另一端能拉到的最远位置所构成的曲线。

(1)、实验中用两把弹簧测力计分别钩住细绳套，并互成一定的角度拉动细线，使橡皮条伸长，下列说法正确的是______（多选）。

A、弹簧测力计的外壳不能与木板接触 B、实验时应使细线与木板平面平行 C、两弹簧测力计合力的作用效果与橡皮条弹力的作用效果相同 D、两把弹簧测力计共同作用时，结点位置不能超过虚线ab

(2)、某次实验数据如图2所示，由图可得弹簧测力计的示数为N。

(3)、仅用一个弹簧测力计，（填“能”或“不能”）完成本实验。

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15、以下关于原子结构相关内容，说法正确的是（）

A、图a为 $α$ 粒子散射实验，该实验说明原子核是有结构的 B、图b为电子的干涉实验，干涉条纹的产生是电子之间相互作用的结果 C、图c为康普顿效应示意图，应满足 $\frac{h}{λ^{'}} \sin θ = m_{e} v \sin φ$ D、图d为氢原子光谱，光谱中 $Hγ$ 是电子从第4激发态向第1激发态跃迁产生的

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16、下列关于波的现象，正确的是（　　）

A、图a为波的衍射，狭缝宽度越宽，衍射现象越明显 B、图b为波的折射，区域1的波速大于区域2的波速 C、图c为波的干涉，振动加强区域的质点一直处于最大位移处 D、图d为波的多普勒效应，周期性触动水面的振动片在向左运动

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17、如图所示，在真空中有一个折射率为 $\sqrt{2}$ 、半径为r的均质小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC传播，BC与小球球心O的距离 $l = \frac{\sqrt{2}}{2} r$ ，光束经C点折射进入小球，并于D点出射。已知普朗克常数为h， $\sin 15 ° = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}$ ，则在两次折射过程中一个光子对小球平均作用力大小为（　　）

A、 $\frac{h v}{r} (\frac{3 \sqrt{2} - \sqrt{6}}{6})$ B、 $\frac{h v}{r} (\frac{3 - \sqrt{3}}{6})$ C、 $\frac{h v}{r} (\frac{3 \sqrt{2} - \sqrt{6}}{3})$ D、 $\frac{h v}{r} (\frac{6 - 2 \sqrt{3}}{3})$

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18、如图所示，倾角为α的光滑斜面上有两质量均为m的物块A、B，它们分别与平行于斜面的两根劲度系数均为k的轻质弹簧固连，两弹簧的另一端分别固定在斜面上。已知简谐运动的周期公式 $T = 2 π \sqrt{\frac{M}{k}}$ ， M为振子的质量，k为回复力与位移的比例系数。初始时，物块A、B间用一平行于斜面的轻绳相连，此时下方弹簧恰好处于原长。某时刻轻绳突然断裂，关于此后物块A、B的运动，下列说法正确的是（　　）

A、物块A、B可能会发生碰撞 B、物块A、B振动的相位差随时间变化 C、物块A的加速度为零时，物块B的加速度可能不为零 D、物块A、B振动的最大速度之比为1：1

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19、以下关于传感器的说法错误的是（）

A、图a为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信号转化为电信号 B、图b为电熨斗的构造示意图，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，此时应降低升降螺钉的高度 C、图c为加速度计示意图，当向右减速时，P点电势高于Q点电势 D、图d为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力F，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻变大，下表面应变片电阻变小

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20、如图所示，理想变压器的原线圈和副线圈的匝数分别为 $n_{1}$ 和 $n_{2}$ 。正弦交流电源有效值 $E = 6 V$ ，内阻 $r = 80 Ω$ ，扬声器电阻 $R = 8 Ω$ 。为保证扬声器获得尽可能大的电功率，下列选项中 $n_{1} : n_{2}$ 的最佳值为（）

A、 $3 : 1$ B、 $1 : 3$ C、 $10 : 1$ D、 $1 : 10$

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