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相关试卷

1、在某项科研实验中，需要将电离后得到的氢离子和氦离子组成的混合粒子分离。小李同学设计了如图甲所示的方案：P、Q两平行板竖直放置，匀强磁场只存在于Q板所在平面右侧区域。从离子发生器逸出的离子经过P、Q两板间的电场加速，再通过极板上的小孔S水平进入Q板右侧，偏转后到达磁场边界，被离子接收器D接收。已知氢离子的质量为m、电荷量为 $+ e$ ，氦离子的质量为4m、电荷量为 $+ 2 e$ ， P、Q间的电压为U，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，整个装置放置在真空环境中，不计离子之间的相互作用力及离子所受的重力，且不计离子进入加速装置时的速度。求：

(1)、氢离子离开加速电场时的速度大小；

(2)、图甲所示的方案中离子接收器D的最短长度L；

(3)、小王同学设计了如图乙所示的另一方案：在Q板右侧空间中将磁场更换为匀强电场，场强大小为E，方向竖直向上，离子偏转后被离子接收器D接收。请你论证该方案能否将混合粒子分离。

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2、如图甲所示，在风洞实验室，一根足够长的细杆与水平面成 $θ = 37 °$ 角并固定，质量为 $m = 2 kg$ 的小球穿在细杆上，并静止于细杆底端O点。现有平行于细杆向上的风力F作用于小球上，经时间 $t_{1} = 2 s$ 风力停止作用，小球沿细杆向上运动的 $v - t$ 图像如图乙所示，细杆和小球间的动摩擦因数 $μ = 0.5, g = 10 {m/s}^{2}, sin 37 ° = 0.6, cos 37 ° = 0.8$ 。试求

(1)、小球在0~2s内的加速度 $a_{1}$ 的大小；

(2)、风力F的大小；

(3)、小球从最高点滑到出发点O点的速度大小。（答案可以保留根号）

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3、某学习小组研究一款新型灯泡工作时电流随电压变化的规律。所用器材如下：灯泡L（额定电压2.5V，内阻约为几欧）；电压表V（量程0~1V，内阻为1kΩ）；电流表A（量程0~0.6A，内阻很小）；滑动变阻器 $R_{1}$ ，最大阻值为5Ω；
电阻箱 $R_{0} (0 \sim 9999 Ω)$ ；
干电池两节（每节电动势 $E = 1.5 V$ ，内阻很小）；
导线若干。
开关一个；

(1)、为满足测量要求，该小组将电压表V与电阻箱 $R_{0}$ 串联后将量程扩大为0~3V，则电阻箱 $R_{0}$ 的阻值应为Ω。

(2)、为了使灯泡两端的电压可以从零开始变化，该小组设计了如图甲所示电路图，请在图甲中补全电路图。

(3)、该小组绘制了通过灯泡的电流随其两端电压变化的图像如图乙中曲线“1”所示，则灯泡两端电压为额定值时的电阻为Ω（结果保留两位有效数字）；考虑到电流表有微小电阻，灯泡电阻的测量值比真实值（填“偏大”或“偏小”）。

(4)、该小组在实验室另外找到两节旧电池P、Q，测得P、Q的干路电流I与路端电压U之间的关系图像分别如图乙中“2”“3”所示。若将该灯泡分别与P、Q直接连成回路，P、Q的效率分别为 $η_{P}$ 和 $η_{Q}$ ，则 $η_{P}$ $η_{Q}$ （填“大于”“等于”或“小于”）。

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4、物理学上将角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度，用β表示。即 $β = \frac{Δ ω}{Δ t}$ ，某学习小组设计了如图甲所示的实验装置，用测量直线运动加速度的方法研究转盘的转动问题。实验步骤如下：
a.如图乙所示，用游标卡尺测出转盘的直径；
b.如图甲，将打点计时器固定在铁架台上，将转盘的转轴固定在合适的位置，做成一个定滑轮，把纸带缠绕在转盘外缘，纸带另一端竖直穿过打点计时器的限位孔，并夹在重锤上；
c.接通电源，释放重锤，纸带拉着转盘转动起来，在纸带上打出一系列点，如图丙所示；
d.在纸带上取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻计数点之间还有4个点未画出。
已知圆盘与纸带间没有相对滑动，纸带厚度不计。根据实验步骤，完成以下问题：

(1)、测得转盘的直径 $d =$ cm；

(2)、已知电源的频率为50Hz，则打E点时转盘转动的角速度 $ω =$ rad/s；（结果保留两位有效数字）

(3)、转盘转动的角加速度 $β =$ $rad / s^{2}$ 。（结果保留两位有效数字）

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5、如图所示，光滑弧面顶端固定一弹簧，一固定在P点的物块将弹簧压缩，弧面下端与沿逆时针方向匀速转动的传送带相切于N点，物块质量为m，传送带速率为v，传送带与物块间的动摩擦因数为 $μ$ 。由静止释放物块，设物块下滑至N点时的速度大小为 $v_{N}$ ，传送带足够长，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A、物块从P点运动到N点的过程中机械能守恒 B、若 $v_{N} > v$ ，则物块能再次回到P点 C、若 $v_{N} = v$ ，则物块在传送带上先后两次经过N点的过程中，传送带克服摩擦力做功 $W = 2 m v^{2}$ D、若 $v_{N} < v$ ，则物块第二次经过N点时传送带上的划痕长度为 $\frac{2 v_{N} v}{μ g}$

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6、如图所示，阻值不计、足够长的平行光滑导轨竖直放置，上端连接一电阻，一金属棒（电阻不计）水平放置与导轨接触良好，导轨平面处于匀强磁场中且与磁场方向垂直，金属棒从某处由静止释放向下运动，设运动过程中棒的加速度为a、动量为p，通过的电荷量为q、重力势能为E_p、位移为x、运动时间为t。下列图像正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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7、一质量为m的小球，从地面附近某高度处以初速度v水平抛出，除重力外小球还受一水平恒力作用，经过一段时间，小球的速度大小变为2v，方向竖直向下，小球还未到达地面。重力加速度为g，在此过程中（　　）

A、小球的动能增加了 $\frac{1}{2} m v^{2}$ B、小球的重力势能减少了 $2 m v^{2}$ C、水平恒力对小球做的功为 $\frac{1}{2} m v^{2}$ D、水平恒力的大小为 $\frac{1}{2} m g$

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8、如图所示，B、C、D处放置三根长为L的通电导线，其中B、C处电流大小均为I，D处电流大小为2I，A在BD的延长线上， $∠ B A C = 90 °, ∠ A B C = 30 °, ∠ A D C = 60 °$ ，其中B、D处电流的方向均垂直于纸面向外，C处电流的方向垂直于纸面向里。已知电流产生磁场的磁感应强度B的大小与电流I、距离r的关系为 $B = k \frac{I}{r}$ ， k为常数；若B处电流在C处产生的磁感应强度的大小为 $B_{0}$ ， C处导线位于绝缘水平地面上且处于静止状态，关于C处导线受到的摩擦力 $F_{f}$ 的大小和方向，下列正确的是（　　）

A、 $F_{f} = B_{0} I L$ ，水平向右 B、 $F_{f} = \frac{3 \sqrt{3}}{2} B_{0} I L$ ，水平向右 C、 $F_{f} = \frac{7}{2} B_{0} I L$ ，水平向左 D、 $F_{f} = \frac{5 \sqrt{3}}{2} B_{0} I L$ ，水平向左

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9、如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台由静止缓慢加速转动，直到小物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得小物块质量 $m = 1.0 kg$ ，转台半径 $R = 0.5 m$ ，离水平地面的高度 $H = 0.8 m$ ，小物块平抛落地过程水平位移的大小 $s = 0.4 m$ 。设小物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。则（　　）

A、小物块与转台间的动摩擦因数为0.5 B、此过程中转台对小物块做功为1.0J C、此过程中摩擦力对小物块的冲量大小为 $1.0 N \cdot s$ D、小物块平抛落地过程中动量的变化大小为 $0.4 kg \cdot m / s$

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10、2024年10月30日，我国“长征二号F”遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，神舟十九号载人飞船顺利升空。已知引力常量为G，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，视飞船绕地球做匀速圆周运动，其运行周期为T，忽略地球自转。下列说法正确的是（　　）

A、火箭加速升空阶段处于失重状态 B、地球的平均密度 $ρ = \frac{3 g}{4 π R G}$ C、飞船绕地球做匀速圆周运动时离地面高度 $h = \sqrt[3]{\frac{g R^{2} T^{2}}{4 π^{2}}}$ D、飞船绕地球做匀速圆周运动时的速度可能大于地球的第一宇宙速度

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11、污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极，金属圆盘置于底部，金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势线。M点和N点在同一电场线上，M点和P点在同一等势线上。下列说法正确的有（　　）

A、M、N、P三点中P点的电势最高 B、N点的电场强度比P点的大 C、污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做负功 D、污泥絮体在N点的电势能比在P点的小

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12、如图所示，在坐标原点处有一波源O，沿y轴作简谐运动，形成两列简谐横波，一列波在介质I中沿x轴正方向传播，另一列波在介质II中沿x轴负方向传播。 $t = 0 s$ 时刻波形如图所示，此时两列波分别传到 $x_{1} = 6 m$ 和 $x_{2} = - 4 m$ 处。下列说法正确的是（　　）

A、介质Ⅰ与介质Ⅱ中的波速之比为 $3 : 2$ B、介质Ⅰ与介质Ⅱ中的波频率之比为 $2 : 3$ C、波源的起振方向沿y轴负方向 D、 $t = 0 s$ 时刻图中质点M的加速度方向沿y轴正方向

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13、在物理学的发展过程中，物理学家们采用了多种研究方法。以下关于物理学研究方法的叙述中，正确的是（　　）

A、 $C = \frac{ε_{r} S}{4 π k d}$ 和 $I = \frac{q}{t}$ 采用了比值定义法 B、瞬时速度和交流电的有效值的定义采用了等效替代法 C、在推导匀变速直线运动位移公式时，将整个运动过程细分为许多小段，每一小段近似为匀速直线运动，然后将这些小段的位移相加，这种方法是微元法 D、在探究加速度与力、质量之间的关系时，运用了假设法

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14、如图，在Oxy坐标系x＞0、y＞d区域内存在水平向左的匀强电场，在y＜0的区域内充满垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m，电荷量为＋q的粒子，在磁场中的P点以速度 $v_{0}$ 沿x轴正方向射出，且经O点飞出磁场时速度方向与y轴正方向夹角为53°。在电场中适当位置放置一与x轴平行的小绝缘挡板（图中未画出），该粒子与小绝缘挡板发生弹性碰撞（碰后沿挡板方向的速度不变，垂直挡板方向速度大小不变，方向相反），碰后粒子垂直于x轴方向返回磁场。已知粒子在运动过程中m、q均不变，电场强度大小为 $\frac{27 m v_{0}^{2}}{200 q d} ， \sin 53 ° = 0.8 ， \cos 53 ° = 0.6$ ，不计粒子重力。

(1)、求P点坐标；

(2)、求粒子与挡板碰撞位置的坐标；

(3)、改变电场中挡板的位置（始终与x轴平行），求粒子与挡板发生一次碰撞后进入磁场前，粒子可能打在x轴上位置的范围。

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15、如图所示，半径 $R = 1.8 m$ 的光滑四分之一圆弧轨道竖直固定，质量 $M = 2 kg$ 、长度 $L_{1} = 2.9 m$ 的木板静止在粗糙水平地面上，木板左端放置质量 $m_{B} = 1 kg$ 的小滑块B，圆弧轨道的末端与木板的上表面相切，木板右侧距离 $L_{2} = 0.3 m$ 是一固定平台，平台高度与木板厚度相同。从圆弧轨道的最高点由静止释放质量 $m_{A} = 2 kg$ 的滑块A，滑至底端时与滑块B发生弹性碰撞，木板向右运动与平台碰撞后立即停止。已知滑块A和滑块B均可视为质点，与木板间的动摩擦因数均为 $μ_{1} = 0.5$ ，木板与水平地面间的动摩擦因数 $μ_{2} = 0.1$ ，重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。求：

(1)、滑块A在圆弧轨道底端发生碰撞前所受轨道的支持力大小 $F_{N}$ ；

(2)、滑块A在木板上向右运动的总时间 $t_{A}$ ；

(3)、滑块B离开木板滑上平台时的速度大小v。

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16、空气悬挂是一种汽车减震系统，它通过充气和放气来调整车辆底盘的离地间隙。某汽车的空气悬挂简化模型图所示，直立圆筒形汽缸固定在车的轮轴上，汽缸内一横截面积 $S = 10 {cm}^{2}$ 的活塞封闭一定质量的空气，活塞通过连杆与车身相连，并可无摩擦滑动。已知封闭气体的初始状态温度 $T_{1} = 300 K$ ，长度 $L_{1} = 10 cm$ ；压强 $p_{1} = 1.0 \times 10^{6} Pa$ 。外界大气压强为 $p_{0} = 1.0 \times 10^{5} Pa$ ，重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ ，气体视为理想气体。

(1)、为提升汽车底盘的离地间隙，将体积为 $Δ V = 5.0 \times 10^{- 4} m^{3}$ ，温度为 $T_{1}$ 的外界大气充入汽缸，让活塞缓慢上升 $Δ L$ ，设此过程中气体温度保持不变，求 $Δ L$ ；

(2)、在（1）问充气结束后，当车辆载重时，相当于在图示活塞顶部加一质量为m的物体，如果某时刻活塞达到平衡时气体温度为 $T_{2} = 320 K$ ，缸内气柱长度 $L_{2} = 8 cm$ ，求m。

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17、实验室中有一直角三棱镜，其横截面ABC如图所示，∠B＝30°。光线从直角边AB上的某点以入射角θ射入棱镜时，恰好能从另一直角边AC垂直射出。已知棱镜折射率为 $\sqrt{3}$ 。

(1)、求θ；

(2)、保持AB边上光线的入射点不变，逐渐减小入射角，发现当入射角小于α时，斜边BC上才有光线射出，求sinα。

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18、某同学想把量程为0~3mA但内阻未知的毫安表G改装成量程为0~30mA的电流表 $A_{1}$ ；他先测量出毫安表G的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准电流表A，对改装后的电流表进行检测，具体实验步骤如下：
①按如图甲所示的电路图连接好线路；
②将滑动变阻器R的阻值调到最大，闭合开关 $S_{1}$ 后调节R的阻值，使毫安表G的指针满偏；
③闭合开关 $S_{2}$ ，保持R不变，调节电阻箱R'的阻值，使毫安表G的示数为1mA，此时R'接入电路的阻值为1800Ω。回答下列问题：

(1)、由实验操作步骤可知，毫安表G内阻的测量值 $R_{g}$ ＝Ω

(2)、在图甲所示的电路图中，为减小系统误差，下列操作正确的是______

A、减小R的总阻值 B、增大R的总阻值 C、选择电动势较大的电源 D、选择电动势较小的电源

(3)、用图乙所示的电路对改装后的电流表进行校准，由于内阻测量时造成的误差，当标准电流表的示数为30mA时，改装电流表中毫安表G的示数为2.5mA。改装后电表的实际量程为。

(4)、为了尽量消除改装后的电流表测量电流时带来的误差，需选用一新电阻替换原并联电阻，选用的新电阻为原电阻的倍。

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19、某同学为测量小滑块和薄木板间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示，已知桌面长度为3m，且粗糙程度大于薄木板，桌面距地面高度为1m，桌面左侧紧靠一竖直挡板。
实验步骤如下：
①将木板搭在桌子左侧的竖直挡板上，木板顶端距桌面高度固定为1m，测出木板底端距挡板距离s（单位：m），木板底端和桌面平滑连接，不计滑块在连接处的能量损失。
②将小滑块从倾斜木板的顶端由静止释放，测出小滑块离开桌子后平抛的水平位移x（单位：m）。
③更换同种材料不同长度的木板，重复①②。
④根据测量的多组数据，画出对应图像（ $g = 10 {m/s}^{2}$ ）。
根据实验操作以及图像信息，请回答以下问题：

(1)、根据上述实验操作，下列说法正确的是______

A、桌面必须保持水平 B、还需测量滑块质量 C、木板和桌面间倾角不宜过大

(2)、在步骤④中，若画出的图像如图乙所示，纵轴为 $x^{2}$ ，则横轴为______

A、s B、 $\frac{1}{s}$ C、 $s^{2}$ D、 $\frac{1}{s^{2}}$

(3)、由图乙可知，小滑块与倾斜木板间的动摩擦因数 $μ =$

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20、如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，电阻不计，空间内有垂直轨道面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。两金属杆垂直于导轨保持静止，金属杆ab质量为m，电阻为R，金属杆cd电阻不计，其间接有一个电容为C的电容器，电容器板间距d<<L，电容器与cd杆为一个整体，质量为m。现垂直ab施加一水平向右，大小为F的恒力，经过足够长时间，当系统达到稳定时，下列选项中正确的是（　　）

A、金属杆ab与金属杆cd加速度相同 B、金属杆ab加速度大于金属杆cd加速度 C、cd杆加速度为 $\frac{C B^{2} L^{2} F + m F}{m^{2} + 2 m C B^{2} L^{2}}$ D、cd杆加速度为 $\frac{C B^{2} L^{2} F}{m^{2} + 2 m C B^{2} L^{2}}$

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