甲、乙两位同学对雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关持有不同的

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更新 2022-09-04
科目物理
题型解答题
难度中等
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甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积 $S$ 成正比，与雨滴下落速度 $v$ 的平方成正比，即 $f = kS v^{2}$ （其中 $k$ 为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为 $r$ ，密度为 $ρ$ ，比热为 $c$ ，球的体积为 $V = \frac{4}{3} π r^{3}$ ．（注 $:$ 所有结果均用字母表示）

（1）半径为 $r$ 的雨滴重力为　　。

（2）在接近地面时，大雨滴的下落速度　　小雨滴的下落速度（选填“大于”“等于”“小于” $)$ ，写出推理过程。

（3）假设半径为 $r$ 的雨滴在近地面下落 $h$ 高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？

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“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示平面镜放在水平桌面上，标有刻度（图中未画出）的白色纸板 $ABCD$ ，能绕垂直于 $CD$ 的 $ON$ 轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。

（1）实验前，应将纸板　　放置于平面镜上移动激光笔，使入射光束绕入射点 $O$ 沿逆时针方向转动，可观察到反射光束沿　　时针方向转动；

（2）移动激光笔，使入射角为 $45 °$ ，测得反射角也为 $45 °$ ．由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论你认为有何不妥之处？　　；

（3）如图乙所示，将纸板右半部分绕 $ON$ 向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了：　　；

（4）在图甲中，若将纸板（连同激光笔）绕 $CD$ 向后倾斜，此时反射光束　　。

$A$ ．仍在纸板上呈现

$B$ ．被纸板挡住

$C$ ．在纸板前方

题型：未知
难度：未知

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阅读短文，回答问题。

地铁

南通即将进入地铁时代。乘坐地铁需文明出行、确保安全。地铁站的站台上标有黄色警戒线；乘客应留意车厢内红、绿色的线路指示灯。手持式安检仪用于检测乘客是否携带违禁金属物品，工作人员能根据安检仪发出低沉或尖锐的警报声，判断金属物品的大小；手持式安检仪的电池容量为 $2 \times 10^{3} mAh$ ，额定电压为 $9 V$ ，额定功率为 $0.36 W$ ，电池容量指放电电流与放电总时间的乘积；当剩余电量减为电池容量的 $10 %$ 时，安检仪不能正常工作。

图甲为另一种安检仪的原理模型，固定的矩形虚线区域内存在方向竖直向上的磁场，宽度为 $0.6 m$ 。边长 $0.2 m$ 的正方形金属线圈 $abcd$ 放在水平传送带上，可随传送带一起以速度 $v$ 匀速运动。线圈进、出磁场过程中会产生电流，从而线圈会受到大小随线圈速度增大而增大、方向水平的磁场力作用，因此线圈与传送带间也存在摩擦力；运动过程中线圈整体处于磁场中时，线圈中无电流产生。在线圈与传送带间无相对滑动时，传送带克服线圈摩擦力做功的功率 $P$ 与对应的速度 $v$ 的数据如表。

$v / m \cdot s^{- 1}$	0.2	0.3	0.5	0.6	0.8
$P / W$	0.016	0.036		0.144	0.256

（1）候车时乘客越过黄色警戒线会有危险，那是因为流体的流速越大，压强越　　；有乘客手捧鲜花进入车厢，所有乘客都闻到了花香，这是因为分子在　　。

（2）下列说法中，正确的是　　。

$A$ ．手持式安检仪也能检测出酒精等易燃违禁物品

$B$ ．通过手持式安检仪报警声的音调可判断金属物大小

$C$ ．站立的乘客拉住扶手是为了避免受惯性作用造成伤害

$D$ ．佩戴紫色眼镜的乘客也能准确辨别出线路指示灯的颜色

（3）手持式安检仪正常工作时的电流为　　 $mA$ ；电池充满电后，安检仪能正常工作的最长时间为　　 $h$ 。

（4）分析表中数据，当传送带速度为 $0.5 m / s$ 时，传送带克服线圈摩擦力做功的功率 $P =$ 　　 $W$ ；线圈进入磁场时受到的摩擦力 $f$ 与传送带匀速运动的速度 $v$ 的变化关系如图乙所示，则当 $v >$ 　　 $m / s$ 时线圈将在传送带上滑动。

（5）设传送带的速度保持 $0.2 m / s$ 不变。已知线圈的 $bc$ 边进入磁场时， $bc$ 边受到的磁场力方向水平向左，当 $bc$ 边出磁场时，由于 $ad$ 边受到磁场力作用，线圈会受到方向水平向　　（选填“左”或“右” $)$ 的摩擦力的作用；将多个与图甲中相同的线圈每隔相同时间△ $t$ 从传送带的左端逐一释放，释放后线圈即与传送带保持 $0.2 m / s$ 的速度一起运动。则△ $t =$ 　　 $s$ 时，一段时间后，传送带就会不间断的受到一个线圈的摩擦力作用。

题型：未知
难度：未知

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铁板文蛤是南通的特色佳肴，由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成，在体积相同的条件下，餐馆会尽量选择热容量大的炊具。热容量的定义是：物体的温度升高（或降低） $1^{°} C$ 吸收（或放出）的热量。查阅资料知道：物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关，由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想：

猜想1：物体的质量越大则物体的热容量越大；

猜想2：物质的比热容越大则物体的热容量越大。

同学们先用图甲所示装置，将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中，将水加热至沸腾，用温度计测出水的温度，示数如图乙；将四个金属块同时从水中取出，快速放入四个相同的保温杯中，杯中盛有质量和初温（约 $20^{°} C)$ 均相同的水，过一段时间后分别测出保温杯内水的末温，收集记录的数据如下表。

金属块	质量 $m / g$	比热容 $c / J {(kg \cdot^{°} C)}^{- 1}$	末温 $(^{°} C)$
铅	565	$0.13 \times 10^{3}$	34.3
铜	445	$0.39 \times 10^{3}$	47.2
铁	395	$0.46 \times 10^{3}$	48.1
铝	135	$0.88 \times 10^{3}$	40.9

（1）安装装置时应先固定线夹　　（选填“ $A$ ”或“ $B$ ” $)$ ；图乙温度计示数为　　 $^{°} C$ 。

（2）由表中数据可知：若金属块放出的热量完全被水吸收，则吸收热量最多的是放入了金属　　的杯中的水；热容量最大的是　　金属块。

（3）分析数据可判断：猜想1、猜想2都是　　的。请选择猜想1或猜想2，说出你对该猜想作出上述判断的理由：　　。

（4）请用热容量这个物理量，给比热容下定义：　　。

题型：未知
难度：未知

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将几十个小彩灯串联后接在照明电路上，形成一串五光十色的彩灯带，当其中一个小彩灯灯丝烧断后，彩灯带却不会熄灭，其原因是：小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联。当灯丝正常发光时，金属丝与灯丝支架不导通；当灯丝烧断时，金属丝与灯丝支架瞬间导通，其他小彩灯仍能发光。为探究小彩灯的这一结构，小明找来额定电压为 $5 V$ 的小彩灯进行实验。

（1）请用笔画线代替导线，在甲图中将实物电路连接完整。

（2）正确连接电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障的原因是　　。

（3）排除故障，正确操作测得实验数据及现象记录如表。

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
电压 $(V)$	0.3	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.5
电流（A）	0.06	0.10	0.13	0.16	0.18	0.20	0.21	0
灯泡亮度	不亮	发红	弱光 $\to$ 强光					灯丝烧断

①小彩灯的额定功率为　　 $W$ ；

②在图乙中，作出灯丝烧断前的 $I - U$ 关系图象；

③分析图象可知；小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而　　。

（4）实验中发现，灯丝烧断后，小彩灯并没有导通，其原因可能是　　。

题型：未知
难度：未知

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图示电路中，电源电压恒定，定值电阻电阻 $R_{0} = 10 Ω$ ，滑动变阻器 $R$ 标有“ $50 Ω 1.0 A$ ”。把滑片 $P$ 移至某一位置，闭合 $S_{1}$ ，当 $S_{2}$ 分别断开和接“1”时，电流表示数分别为 $0.4 A$ 和 $0.6 A$ 。

（1）求电源电压；

（2）求开关 $S_{2}$ 接“1”时，滑动变阻器 $10 s$ 内消耗的电能；

（3）用量程为 $0 ~ 3 V$ 的电压表替换电流表， $S_{2}$ 改接“2”，闭合 $S_{1}$ ，移动滑片 $P$ ，求 $R_{0}$ 的电功率的最小值。

题型：未知
难度：未知

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