高中物理试题

类比是研究问题的常用方法。

（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力 $f=\mathit{kv}$（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程 $G-\mathit{kv}=m\frac{\mathit{\Delta v}}{\mathit{\Delta t}}$（①式）描述，其中 $m$为物体质量， $G$为其重力。求物体下落的最大速率 $v_{\text{m}}$。

（2）情境2：如图1所示，电源电动势为 $E$，线圈自感系数为 $L$，电路中的总电阻为 $R$。闭合开关 $S$，发现电路中电流 $I$随时间 $t$的变化规律与情境1中物体速率 $v$随时间 $t$的变化规律类似。类比①式，写出电流 $I$随时间 $t$变化的方程；并在图2中定性画出 $I-t$图线。

（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。

情境1	情境2
物体重力势能的减少量
物体动能的增加量
	电阻R上消耗的电能

如图所示， $M$为粒子加速器； $N$为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为 $B$。从 $S$点释放一初速度为0、质量为 $m$、电荷量为 $q$的带正电粒子，经 $M$加速后恰能以速度 $v$沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过 $N$。不计重力。

（1）求粒子加速器 $M$的加速电压 $U$；

（2）求速度选择器N两板间的电场强度 $E$的大小和方向；

（3）仍从 $S$点释放另一初速度为0、质量为 $2m$、电荷量为 $q$的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为 $d$，求该粒子离开N时的动能 $E_{\text{k}}$。

如图所示，小物块A、B的质量均为 $m=0.10kg$，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度 $v_0$与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为 $h=0.45m$，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为 $s=0.30m$，取重力加速度 $g=10m/s^2$。求：

（1）两物块在空中运动的时间t；

（2）两物块碰前A的速度 $v_0$的大小；

（3）两物块碰撞过程中损失的机械能 $\mathit{\Delta E}$。

在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量—金属丝的电阻。

（1）该同学先用欧姆表“ $\times 1$”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是_______ $\text{Ω}$。

（2）除电源（电动势 $3.0V$，内阻不计）、电压表（量程 $0~3V$，内阻约 $3k\Omega$）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：

A. 电流表（量程 $0~0.6A$，内阻约 $0.1\Omega$）

B．电流表（量程 $0~3.0A$，内阻约 $0.02\Omega$）

C．滑动变阻器（最大阻值 $10\Omega$，额定电流 $2A$）

D．滑动变阻器（最大阻值 $1k\Omega$，额定电流 $0.5A$）

为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用_______。（选填实验器材前对应的字母）

（3）该同学测量金属丝两端的电压 $U$和通过金属丝的电流 $I$，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的 $U-I$图线_____，根据图线得出该金属丝电阻 $R=$________ $\Omega$（结果保留小数点后两位）。

（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。（ ）

物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为_______mm。

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度 $v_C=$________ $m/s$（结果保留小数点后两位）。

（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。

北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为 ${10}^{-5}m～{10}^{-11}m$，对应能量范围约为 ${10}^{-1}eV～{10}^{5}eV$）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为 ${10}^{9}eV$，回旋一圈辐射的总能量约为 ${10}^{4}eV$。下列说法正确的是（　　）

A．	同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．	用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．	蛋白质分子的线度约为 ${10}^{-8}m$，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．	尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小

某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）

A．	30cm刻度对应的加速度为 $-0.5g$	B．	40cm刻度对应的加速度为g
C．	50cm刻度对应的加速度为 $2g$	D．	各刻度对应加速度的值是不均匀的

如图所示，在 $xOy$坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在 $P$点以与 $x$轴正方向成 $60°$的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于 $y$轴射出磁场。已知带电粒子质量为 $m$、电荷量为 $q$， $OP=a$。不计重力。根据上述信息可以得出（　　）

A．	带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
B．	带电粒子在磁场中运动的速率
C．	带电粒子在磁场中运动的时间
D．	该匀强磁场的磁感应强度

某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是（　　）

A．	未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势
B．	未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用
C．	接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势
D．	接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用

如图所示，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处的P点有一质量为m的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（　　）

A．	圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向
B．	圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 $2m\omega r$
C．	圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动
D．	圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 $m\omega r$

如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（　　）

A．	M点的场强比P点的场强大
B．	M点的电势比N点的电势高
C．	N点的场强与P点的场强相同
D．	电子在M点的电势能比在P点的电势能大

如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（　　）

A. 在ab段汽车的输出功率逐渐减小B. 汽车在ab段的输出功率比bc段的大

C. 在cd段汽车的输出功率逐渐减小D. 汽车在cd段的输出功率比bc段的大

如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平 $U$型导体框左端连接一阻值为 $R$的电阻，质量为 $m$、电阻为 $r$的导体棒 $ab$置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。 $ab$以水平向右的初速度 $v_0$开始运动，最终停在导体框上。在此过程中 （　　）

A．	导体棒做匀减速直线运动	B．	导体棒中感应电流的方向为 $a\to b$
C．	电阻R消耗的总电能为 $\frac{m{v}_0^{2}R}{2(R+r)}$	D．	导体棒克服安培力做的总功小于 $\frac{1}{2}m{v}_0^2$

2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面 $2.8\times {10}^{2}km$、远火点距离火星表面 $5.9\times {10}^{5}km$，则“天问一号” （　　）

A．	在近火点的加速度比远火点的小	B．	在近火点的运行速度比远火点的小
C．	在近火点的机械能比远火点的小	D．	在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动

一正弦式交变电流的 $i-t$图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．	在 $t=0.4s$时电流改变方向
B．	该交变电流的周期为 $0.5s$
C．	该交变电流的表达式为 $i=2\mathit{cos}5\mathit{\pi t}A$
D．	该交变电流的有效值为 $\frac{\sqrt{2}}{2}\text{\hspace{0.33em}A}$