高中物理解答题

已知一热敏电阻当温度从 ${10}^{°}\text{C}$升至 ${60}^{°}\text{C}$时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源 $E$、开关 $S$、滑动变阻器 $R$（最大阻值为 $20\Omega )$、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 $100\Omega )$。

（1）在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 $5.5V$和 $3.0\mathit{mA}$，则此时热敏电阻的阻值为　　 $\mathit{k\Omega }$（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值 $R$随温度 $t$变化的曲线如图（a）所示。

（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 $2.2\mathit{k\Omega }$．由图（a）求得，此时室温为　　 ${}^{°}\text{C}$（保留3位有效数字）。

（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中， $E$为直流电源（电动势为 $10V$，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 $6.0V$时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为 ${50}^{°}\text{C}$，则图中　　（填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻

值应为　　 $\mathit{k\Omega }$（保留2位有效数字）。

某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为 $0.02s$，从图（b）给出的数据中可以得到，打出 $B$点时小车的速度大小 $v_B=$　　 $m/s$，打出 $P$点时小车的速度大小 $v_P=$　　 $m/s$。（结果均保留2位小数）若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为　　。

甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为 $V$，罐中气体的压强为 $p$；乙罐的容积为 $2V$，罐中气体的压强为 $\frac{1}{2}p$．现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后

$\left(i\right)$两罐中气体的压强；

$\left(\mathit{ii}\right)$甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

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。

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， $\mathit{AB}$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， $\mathit{AC}$与 $\mathit{AB}$的夹角 $\theta =60°$．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？

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 $1.21\times {10}^5\mathit{kg}$时，起飞离地速度为 $66m/s$；装载货物后质量为 $1.69\times {10}^5\mathit{kg}$，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 $1521m$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。

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： $d=1.000\mathit{cm}$， $m_1=1.50\times {10}^{-2}\mathit{kg}$， $m_2=0.400\mathit{kg}$，△ $t_1=3.900\times {10}^{-2}s$，△ $t_2=1.270\times {10}^{-2}s$， $t_{12}=1.50s$，取 $g=9.80m/s^2$．计算可得 $I=$　　 $N\cdot s$，△ $p=$　　 $\mathit{kg}\cdot m\cdot s^{-1}$；（结果均保留3位有效数字）

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

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 $1\mathit{k\Omega }$，电流表内阻为 $0.5\Omega$．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　　 $\Omega$（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　　 $\Omega$（保留1位小数）。

如图所示，鼓形轮的半径为 $R$，可绕固定的光滑水平轴 $O$转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为 $m$的小球，球与 $O$的距离均为 $2R$．在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为 $M$的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为 $\omega$．绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为 $g$。求：

（1）重物落地后，小球线速度的大小 $v$；

（2）重物落地后一小球转到水平位置 $A$，此时该球受到杆的作用力的大小 $F$；

（3）重物下落的高度 $h$。

如图所示，电阻为 $0.1\Omega$的正方形单匝线圈 $\mathit{abcd}$的边长为 $0.2m$， $\mathit{bc}$边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为 $0.5T$．在水平拉力作用下，线圈以 $8m/s$的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中

（1）感应电动势的大小 $E$；

（2）所受拉力的大小 $F$；

（3）感应电流产生的热量 $Q$。

一定质量的理想气体从状态 $A$经状态 $B$变化到状态 $C$，其 $p-\frac{1}{V}$图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量 $Q$。

一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，此时　　（选填“有”或“没有” $)$酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中酒精饱和汽的密度　　（选填“增大”“减小”或“不变” $)$。

一只质量为 $1.4\mathit{kg}$的乌贼吸入 $0.1\mathit{kg}$的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以 $2m/s$的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小 $v$。

大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为 ${\lambda }_1$和 ${\lambda }_2$，则该激发态与基态的能量差为　　，波长为 ${\lambda }_1$的光子的动量为　　。（已知普朗克常量为 $h$，光速为 $c)$

“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪” $)$具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度 $I$及其极大值对应的波长 $\lambda$的变化情况是 $($　　 $)$

A． $I$增大， $\lambda$增大B． $I$增大， $\lambda$减小C． $I$减小， $\lambda$增大D． $I$减小， $\lambda$减小