为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种闪烁装置，

更新 2022-09-03
科目物理
题型解答题
难度中等
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为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种"闪烁"装置，如图所示，自行车后轮由半径 $r_{1} = 5.0 ╳ 10^{- 2} m$ 的金属内圈、半径 $r_{2} = 0.40 m$ 的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度 $B = 0.10 T$ 、方向垂直纸面向外的"扇形"匀强磁场，其内半径为 $r_{1}$ 、外半径为 $r_{2}$ 、张角 $θ = π / 6$ 。后轮以角速度ω="2π" rad/s相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。

（1）当金属条 $a b$ 进入"扇形" 磁场时，求感应电动势 $E$ ，并指出 $a b$ 上的电流方向；

（2）当金属条 $a b$ 进入"扇形" 磁场时，画出"闪烁"装置的电路图；

（3）从金属条 $a b$ 进入"扇形" 磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差 $U_{a b} - t$ 图象；

（4）若选择的是" $1.5 V 、 0.3 A$ "的小灯泡，该"闪烁"装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度 $B$ 、后轮外圈半径 $r_{2}$ 、角速度 $ω$ 和张角 $θ$ 等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。

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分子间作用力 $F$ 与分子间距 $r$ 的关系如图所示， $r = r_{1}$ 时， $F = 0$ ．分子间势能由 $r$ 决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点 $O$ ，另一分子从距 $O$ 点很远处向 $O$ 点运动，在两分子间距减小到 $r_{2}$ 的过程中，势能　减小　（填“减小”“不变”或“增大” $)$ ；在间距由 $r_{2}$ 减小到 $r_{1}$ 的过程中，势能　　（填“减小”“不变”或“增大” $)$ ；在间距等于 $r_{1}$ 处，势能　　（填“大于”“等于”或“小于” $)$ 零。

题型：未知
难度：未知

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在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以 $O$ 为圆心，半径为 $R$ 的圆， $AB$ 为圆的直径，如图所示。质量为 $m$ ，电荷量为 $q (q > 0)$ 的带电粒子在纸面内自 $A$ 点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的 $C$ 点以速率 $v_{0}$ 穿出电场， $AC$ 与 $AB$ 的夹角 $θ = 60 °$ ．运动中粒子仅受电场力作用。

（1）求电场强度的大小；

（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？

（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为 $m v_{0}$ ，该粒子进入电场时的速度应为多大？

题型：未知
难度：未知

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我国自主研制了运 $- 20$ 重型运输机。飞机获得的升力大小 $F$ 可用 $F = k v^{2}$ 描写， $k$ 为系数； $v$ 是飞机在平直跑道上的滑行速度， $F$ 与飞机所受重力相等时的 $v$ 称为飞机的起飞离地速度。已知飞机质量为 $1.21 \times 10^{5} kg$ 时，起飞离地速度为 $66 m / s$ ；装载货物后质量为 $1.69 \times 10^{5} kg$ ，装载货物前后起飞离地时的 $k$ 值可视为不变。

（1）求飞机装载货物后的起飞离地速度；

（2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行 $1521 m$ 起飞离地，求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。

题型：未知
难度：未知

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某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为 $d$ 的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间　　时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量 $m_{1}$ 、滑块（含遮光片）的质量 $m_{2}$ ；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过 $A$ 、 $B$ 两处的光电门的遮光时间△ $t_{1}$ 、△ $t_{2}$ 及遮光片从 $A$ 运动到 $B$ 所用的时间 $t_{12}$ ；

（5）在遮光片随滑块从 $A$ 运动到 $B$ 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小 $I =$ 　　，滑块动量改变量的大小△ $p =$ 　　；（用题中给出的物理量及重力加速度 $g$ 表示）

（6）某一次测量得到的一组数据为： $d = 1.000 cm$ ， $m_{1} = 1.50 \times 10^{- 2} kg$ ， $m_{2} = 0.400 kg$ ，△ $t_{1} = 3.900 \times 10^{- 2} s$ ，△ $t_{2} = 1.270 \times 10^{- 2} s$ ， $t_{12} = 1.50 s$ ，取 $g = 9.80 m / s^{2}$ ．计算可得 $I =$ 　　 $N \cdot s$ ，△ $p =$ 　　 $kg \cdot m \cdot s^{- 1}$ ；（结果均保留3位有效数字）

（7）定义△ $= | \frac{I - △ p}{I} | \times 100 %$ ，本次实验△ $=$ 　　 $%$ （保留1位有效数字）。

题型：未知
难度：未知

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某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻 $R_{x}$ ，所用电压表的内阻为 $1 kΩ$ ，电流表内阻为 $0.5 Ω$ ．该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的 $O$ 、 $P$ 两点之间，另一种是跨接在 $O$ 、 $Q$ 两点之间。测量得到如图（b）所示的两条 $U - I$ 图线，其中 $U$ 与 $I$ 分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题：

（1）图（b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在　　（填“ $O$ 、 $P$ ”或“ $O$ 、 $Q$ ” $)$ 两点的方案测量得到的。

（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线　　（填“Ⅰ”或“Ⅱ” $)$ 得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为　　 $Ω$ （保留1位小数）。

（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为　　 $Ω$ （保留1位小数）。

题型：未知
难度：未知

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