高中物理试题

光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为 $h$，其俯视图如图（a）所示，两磁场磁感应强度随时间 $t$的变化如图（b）所示， $0\sim \tau$时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为 $2B_0$和 $B_0$，一电阻为 $R$，边长为 $h$的刚性正方形金属框 $\mathit{abcd}$，平放在水平面上， $\mathit{ab}、\mathit{cd}$边与磁场边界平行． $t=0$时，线框 $\mathit{ab}$边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度 $v$向右运动．在 $\tau$时刻， $\mathit{ab}$边运动到距区域Ⅰ的左边界 $\frac{h}{2}$处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图（a）中的虚线框所示。随后在 $\tau \sim 2\tau$时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变； $2\tau \sim 3\tau$时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求：

（1） $t=0$时线框所受的安培力 $F$；

（2） $t=1.2\tau$时穿过线框的磁通量 $\varphi$；

（3） $2\tau \sim 3\tau$时间内，线框中产生的热量 $Q$。

在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的 $p-V$图像，气泡内气体先从压强为 $p_0$、体积为 $V_0$、温度为 $T_0$的状态 $A$等温膨胀到体积为 $5V_0$、压强为 $p_B$的状态 $B$，然后从状态 $B$绝热收缩到体积为 $V_0$、压强为 $1.9p_0$、温度为 $T_C$的状态 $C,B$到 $C$过程中外界对气体做功为 $W$．已知 $p_0、V_0、T_0$和 $W$．求：

（1） $p_B$的表达式；

（2） $T_C$的表达式；

（3） $B$到 $C$过程，气泡内气体的内能变化了多少？

某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源 $E$（电动势恒定，内阻可忽略）；毫安表mA（量程 $15\text{mA}$，内阻可忽略）；电阻 $R_1$（阻值 $500\text{Ω}$）、 $R_2$（阻值 $500\text{Ω}$）、 $R_3$（阻值 $600\text{Ω}$）和 $R_4$（阻值 $200\text{Ω}$）；开关 ${\text{S}}_1$和 ${\text{S}}_2$；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。请完成下列实验操作和计算。

（1）电路连接

图（a）为实验原理图．在图（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，只有 $R_4$一端的导线还末连接，该导线应接到 $R_3$的________（填“左”或“右”）端接线柱

（2）盐水电导率和温度的测量

①测量并记录样品池内壁的长宽高．在样品池中注满待测盐水

②闭合开关 ${\text{S}}_1$，________开关 ${\text{S}}_2$，毫安表的示数为 $10.0\text{mA}$，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流 $I_1$为________ $\text{mA}$

③________开关 ${\text{S}}_2$，毫安表的示数为 $15.0\text{mA}$，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流 $I_2$为________ $\text{mA}$

④断开开关 ${\text{S}}_1$，测量并记录盐水的温度

（3）根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为________ $\text{Ω}$，进而可求得该温度时待测盐水的电导率。

某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：

（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界

（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的 $M$点水平入射，到达 $\mathit{ef}$面上的 $O$点后反射到 $N$点射出．用大头针在白纸上标记 $O$点、 $M$点和激光笔出光孔 $Q$的位置

②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作 $\mathit{QM}$连线的延长线与 $\mathit{ef}$面的边界交于 $P$点，如图（a）所示

③用刻度尺测量 $\mathit{PM}$和 $\mathit{OM}$的长度 $d_1$和 $d_2$． $\mathit{PM}$的示数如图（b）所示， $d_1$为________ $\text{cm}$。测得 $d_2$为 $3.40\text{cm}$

（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式 $n=$________ ；由测得的数据可得折射率 $n$为________（结果保留3位有效数字）

（4）相对误差的计算式为 $\delta =\frac{\mathit{测量值}-\mathit{真实值}}{\mathit{真实值}}\times 100\text{\%}$。为了减小 $d_1、d_2$测量的相对误差，实验中激光在 $M$点入射时应尽量使入射角________。

某同学受电动窗帘的启发，设计了如图所示的简化模型．多个质量均为 $1\text{kg}$的滑块可在水平滑轨上滑动，忽略阻力．开窗帘过程中，电机对滑块1施加一个水平向右的恒力 $F$，推动滑块1以 $0.40\text{m}/\text{s}$的速度与静止的滑块2碰撞，碰撞时间为 $0.04\text{s}$，碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度为 $0.22\text{m}/\text{s}$．关于两滑块的碰撞过程，下列说法正确的有（ ）

A．	该过程动量守恒
B．	滑块1受到合外力的冲量大小为 $0.18\text{N}\cdot \text{s}$
C．	滑块2受到合外力的冲量大小为 $0.40\text{N}\cdot \text{s}$
D．	滑块2受到滑块1的平均作用力大小为 $5.5\text{N}$

电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色．透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素．如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒．当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色．下列说法正确的有（ ）

A．	像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B．	像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C．	像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功
D．	像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功

人们用滑道从高处向低处运送货物．如图所示，可看作质点的货物从 $\frac{1}{4}$圆弧滑道顶端 $P$点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端 $Q$点时速度大小为 $6\text{m/s}$。已知货物质量为 $20\text{kg}$，滑道高度 $h$为 $4\text{m}$，且过 $Q$点的切线水平，重力加速度取 $10{\text{m/s}}^{\text{2}}$。关于货物从 $P$点运动到 $Q$点的过程，下列说法正确的有（ ）

A．	重力做的功为 $360\text{J}$	B．	克服阻力做的功为 $440\text{J}$
C．	经过 $Q$点时向心加速度大小为 $9{\text{m/s}}^{\text{2}}$	D．	经过 $Q$点时对轨道的压力大小为 $380\text{N}$

如图（a）所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为 $M$，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是（ ）

A．	周期为 $2t_1-t_0$	B．	半径为 $\sqrt[3]{\frac{\mathit{GM}{\left(t_1-t_0\right)}^2}{4{\pi }^2}}$
C．	角速度的大小为 $\frac{\pi }{t_1-t_0}$	D．	加速度的大小为 $\sqrt[3]{\frac{2\mathit{\pi GM}}{t_1-t_0}}$

用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为 $1:2$，输出功率为 $8.8\text{kW}$，原线圈的输入电压 $u=220\sqrt{2}\text{sin}\left(100\mathit{\pi t}\right)\text{V}$。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（ ）

A．

$20A$, $50Hz$

B．

$20\sqrt{2}A$, $50Hz$

C．

$20A$, $100Hz$

D．

$20\sqrt{2}A$, $100Hz$

某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为 $0.5\text{m}$，磁感应强度大小为 $1.12\text{T}$，质子加速后获得的最大动能为 $1.5\times {10}^7\text{eV}$．根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为（忽略相对论效应， $1\text{eV}=1.6\times {10}^{-19}\text{J}$）（ ）

A．

$3.6\times {10}^6\text{m}/\text{s}$

B．

$1.2\times {10}^7\text{m}/\text{s}$

C．

$5.4\times {10}^7\text{m}/\text{s}$

D．

$2.4\times {10}^8\text{m}/\text{s}$

渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为 $1500\text{m}/\text{s}$，若探测器发出频率为 $1.5\times {10}^6\text{Hz}$的声波，下列说法正确的是（ ）

A．	两列声波相遇时一定会发生干涉
B．	声波由水中传播到空气中，波长会改变
C．	该声波遇到尺寸约为 $1\text{m}$的被探测物时会发生明显衍射
D．	探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关

铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度。随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度 $v$或加速度 $a$随时间 $t$变化的图像是（　　）

A．

B．

C．

D．

如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为 $\theta$。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力 $G$、支持力 $F_{\text{N}}$、摩擦力 $F_{\text{f}}$和磁力 $F$的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是（ ）

A．

$F_{\text{f}}=G$

B．

$F=F_{\text{N}}$

C．

$F_{\text{f}}=G\text{cos}\theta$

D．

$F=G\sin \theta$

理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应 ${}_6^{12}\text{C}+\text{Y}{\to }_8^{16}\text{O}$的影响。下列说法正确的是（ ）

A．	Y是 $\beta$粒子， $\beta$射线穿透能力比 $\gamma$射线强	B．	Y是 $\beta$粒子， $\beta$射线电离能力比 $\gamma$射线强
C．	Y是 $\alpha$粒子， $\alpha$射线穿透能力比 $\gamma$射线强	D．	Y是 $\alpha$粒子， $\alpha$射线电离能力比 $\gamma$射线强

某同学设计了一种粒子加速器的理想模型。如图所示， $\mathit{xOy}$平面内，x轴下方充满垂直于纸面向外的匀强磁场，x轴上方被某边界分割成两部分，一部分充满匀强电场（电场强度与 $y$轴负方向成 $\alpha$角），另一部分无电场，该边界与y轴交于M点，与x轴交于N点。只有经电场到达N点、与 $x$轴正方向成 $\alpha$角斜向下运动的带电粒子才能进入磁场。从M点向电场内发射一个比荷为 $\frac{q}{m}$的带电粒子A，其速度大小为 $v_0$、方向与电场方向垂直，仅在电场中运动时间T后进入磁场，且通过N点的速度大小为 $2v_0$。忽略边界效应，不计粒子重力。

（1）求角度 $\alpha$及M、N两点的电势差。

（2）在该边界上任意位置沿与电场垂直方向直接射入电场内的、比荷为 $\frac{q}{m}$的带电粒子，只要速度大小适当，就能通过N点进入磁场，求N点横坐标及此边界方程。

（3）若粒子A第一次在磁场中运动时磁感应强度大小为 $B_1$，以后每次在磁场中运动时磁感应强度大小为上一次的一半，则粒子A从M点发射后，每次加速均能通过N点进入磁场。求磁感应强度大小 $B_1$及粒子A从发射到第n次通过N点的时间。