2016年上海市松江区高考一模试卷物理 20页

2016 年上海市松江区高考一模试卷物理 一、单项选择题 1.下列物理量中可以运用平行四边形定则求和的是( ) A.质量 B.速率 C.功率 D.位移 解析：ABC、质量、速率和功率都是标量，相加时，遵守代数加减法则，故 ABC 错误。 D、位移是矢量，相加时遵守平行四边形定则，故 D 正确。 答案：D 2.以下关系式中用基本单位表示国际单位正确的( ) A.1 焦=1 牛•米 B.1 伏=1 千克•米 2•秒﹣3•安﹣1 C.1 库=1 焦•伏﹣1 D.1 特=1 牛•安﹣1•米﹣1 解析：A、牛顿是力的单位，是导出单位。所以 1 焦=1 牛•米不用基本单位表示国际单位。 故 A 错误； B、用基本单位表示国际单位。故 B 正确； C、焦耳是能量的单位，是导出单位。所以 1 库=1 焦•伏﹣1 不是用基本单位表示国际单位。 故 C 错误； D、牛顿是力的单位，是导出单位。所以 1 特=1 牛•安﹣1•米﹣1 不是用基本单位表示国际单 位。故 D 错误。 答案：B 3.关于物理学研究方法或物理学家贡献的叙述中正确的是( ) A.质点、速度、点电荷等都是理想化模型 B.E= 与 a= 均体现了比值定义的思想方法 C.卡文迪什扭秤实验应用了微元的思想方法 D.法拉第发现了电磁感应现象，建立了电磁感应定律 解析：A、理想化模型是抓主要因素，忽略次要因素得到的，点电荷、质点是理想化模型， 但是速度不是理想化模型，故 A 错误。 B、a= 不是比值定义法，故 B 错误； C、卡文迪许测万有引力常量 G 的扭秤实验，应用了“放大”的实验方法，故 C 错误； D、法拉第发现了电磁感应现象，建立了电磁感应定律，故 D 正确。 答案：D 4.在如图所示的逻辑电路中，其真值表的“输出”这一列数据从上到下依次为( ) 输入 输出 0 0 0 1 1 0 1 1 A.0，0，0，1 B.1，0，0，0 C.0，1，0，1 D.1，0，1，0 解析：当 AB 输入 00 经或门输出 0 再经非门输出 1，当 AB 输入 01 经或门输出 1 再经非门 输出 0；当 AB 输入 10 经或门输出 1 再经非门输出 0；当 AB 输入 11 经或门输出 1 再经非门 输出 0；故输出 1，0，0，0，故 B 正确。 答案：B 5.下图中按力的作用效果分解正确的是( ) A. B. C. D. 解析：A、力 F 的作用效果，如图所示，故 A 正确； B、物体的重力，按效果分解成一个垂直接触面的力，与垂直挡板的力，如图所示，故 B 错 误； C、按照力的作用效果，拉力分解成如图所示故 C 错误； D、物体的重力，按效果分解分解成如图所示，故 D 错误。 答案：A 6.根据机械波的知识可知( ) A.横波沿水平方向传播，纵波沿竖直方向传播 B.在波的传播过程中，质点随波迁移将振动形式和能量传播出去 C.波的图象就是反映各质点在同一时刻不同位移的曲线 D.声波在真空中也能传播 解析：A、横波和纵波水平和竖直方向都能传播，这两种波是根据波的传播方向与质点的振 动方向间的关系划分的。故 A 错误。 B、在波的传播过程中，质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移。故 B 错误。 C、波的图象就是反映各质点在空间的分布情况，即各质点在同一时刻不同位移的曲线。故 C 正确。 D、声波在真空中不能传播，因为没有传播振动的介质。故 D 错误。 答案：C 7.质量为 m、初速度为零的物体，在变化不同的合外力作用下都通过位移 xo。下列各种情 况中合外力做功最多的是( ) A. B. C. D. 解析：由力做功公式可知，F﹣x 图象中，图象与坐标轴围成的面积表示力 F 所做的功， 由图象可知，C 图象中围成的面积最大，所以 C 中合外力做功最多。 答案：C 8.一电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一初速度从图中 A 点沿图示方向进入 电场，若粒子只受电场力作用，则从 A 点开始，( ) A.无论正负，粒子总是做直线运动 B.无论正负，粒子的电势能总是先变大 C.无论正负，粒子的电势能总是先变小 D.粒子的电势能的变化与粒子所带电的电性有关 解析：A、根据电场线与等势线垂直且指向低电势处，可知在 A 点电场线方向应与速度 v 垂 直，则粒子所受的电场力与速度 v 也垂直，粒子做曲线运动。故 A 错误。 BCD、无论正负，电场力做正功，粒子的电势能总是先变小，故 BD 错误，C 正确。 答案：C 二、单项选择题 9.如图所示，由粗糙的水平杆 AO 与光滑的竖直杆 BO 组成的绝缘直角支架，在 AO 杆、BO 杆上套有带正电的小球 P、Q，两个小球在某一位置平衡。现将 P 缓慢地向左移动一小段距 离，两球再次达到平衡。若小球所带电量不变，与移动前相比( ) A.杆 BO 对 Q 的弹力减小 B.杆 AO 对 P 的弹力减小 C.杆 AO 对 P 的摩擦力增大 D.P、Q 之间的距离增大 解析：A、Q 受力如图， 由力的合成与平衡条件可知：BO 杆对小球 Q 的弹力变大，两小球之间的库仑力变大，由库 仑定律知，两小球 P、Q 的距离变小，故 AD 错误； C、对整体受力分析，可得 AO 杆对小球 P 的摩擦力变大，AO 杆对小球 P 的弹力不变，故 C 正确，B 错误。 答案：C 10.如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外高度差为 h1，右管有一段水银 柱，高度差为 h2，中间封有一段空气。则( ) A.若大气压升高，h1 和 h2 同时增大 B.若环境温度升高，h1 和 h2 同时减小 C.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积不变 D.若把弯管向下移动少许，则管内气体压强增大 解析：A、管中封闭气体的压强 P=P0+ρgh1=P0+ρgh2，则得 h1=h2.若大气压升高时，封闭气 体的压强增大，由玻意耳定律 PV=c 得知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使 h1 和 h2 同时减小。故 A 错误。 B、若环境温度升高，封闭气体的压强增大，体积也增大，h1 和 h2 同时增大。故 B 错误。 C、若把弯管向上移动少许，封闭气体的体积将增大。故 C 错误。 D、若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，压强增大，故 D 正确。 答案：D 11.某一质点沿直线运动的位移 x 随时间 t 变化的图象如图所示，则( ) A.第 10s 末，质点的速度最大 B.在 20s 内，质点的位移为 9m C.第 5s 末和第 15s 末，质点的加速度方向相反 D.0～10s 内，质点所受合外力的方向与速度方向相反 解析：A、位移﹣时间图象切线的斜率表示该时刻的速度，则知在 10s 末时，质点的速度为 零，故 A 错误； B、在 20s 内质点的位移为△x=x2﹣x1=0﹣1m=﹣1m，故 B 错误； C、在 0～10s 内，物体沿正方向做减速运动，加速度方向与速度方向相反，即沿负方向； 在 10～20s 内，斜率为负值，说明物体沿负方向运动，斜率增大，做加速运动，加速度方 向与速度方向相同，即沿负方向。所以在 5s 和 15s 时，质点的加速度方向相同，故 C 错 误； D、在 0～10s 内，斜率逐渐减小，说明物体做减速运动，质点所受合外力的方向与速度方 向相反，故 D 正确。 答案：D 12.如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将 AB 两点接入电压 恒定的电源两端，通电时电阻丝 AB 段受到的安培力为 F，则此时三根电阻丝受到的合安培 力大小为( ) A.F B.1.5F C.2F D.3F 解析：AB 受力：FAB=BIL=F ACB 受力：有效长度为 L，电流为 AB 的电流的 ，则其受力为： = ，二力方向相 同，则合力为 1.5F 则 B 正确。 答案：B 13.汽车在平直公路上以速度 v0 匀速行驶，发动机功率为 P，快进入闹市区时，司机减小了 油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。设汽车行驶时所受的阻力恒 定，则下面四个图象中，哪个图象正确表示了司机从减小油门开始，汽车的速度与时间的 关系( ) A. B. C. D. 解析：汽车匀速行驶时牵引力等于阻力； 功率减小一半时，汽车的速度由于惯性来不及变化，根据功率和速度关系公式 P=Fv，牵引 力减小一半，小于阻力，合力向后，汽车做减速运动，由公式 P=Fv 可知，功率一定时，速 度减小后，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故物体做加速度不断减小的减速运动， 当牵引力增大到等于阻力时，加速度减为零，物体重新做匀速直线运动。 答案：B 14.如图所示，a、b 两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度 v0 同时水 平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等且在同一竖直面内，斜面底边长是其竖 直高度的 2 倍。若小球 b 能落到斜面上，下列说法正确的是( ) A.a、b 不可能同时分别落在半圆轨道和斜面上 B.a 球一定先落在半圆轨道上 C.b 球一定先落在斜面上 D.a 球可能先落在半圆轨道上 解析：将圆轨道和斜面轨道重合在一起，如图所示， 交点为 A，初速度合适，可知小球做平抛运动落在 A 点，则运动的时间相等，即同时落在 半圆轨道和斜面上。若初速度不适中，由图可知，可能小球先落在斜面上，也可能先落在 圆轨道上。故 D 正确，ABC 错误。 答案：D 15.有上下两条摩擦因数相同的水平轨道 L1、L2，它们在同一竖直面内，相同质量的物块 A、B 放置在两轨道上，轨道 L1 开一条平行轨道方向的细缝，可使细线通过，如图所示。A 物块在 B 物块正上方。在连接 A、B 细线的中点 O 施加拉力，使 A、B 一起向右做匀速直线 运动，则 F 的方向可能是(图中 OQ 表示水平方向)( ) A.沿 OP 方向 B.沿 OQ 方向 C.沿 ON 方向 D.沿 OP、OQ、ON 方向都可能 解析：力的作用点是在细线的中点，而且物块 A 在 B 的正上方，所以三角形 ABO 是等腰三 角形，且 AB 在竖直方向，所以 AO 与 BO 与水平方向的夹角相等。因为 A 对水平轨道的正压 力大于 B 对水平轨道的正压力，所以水平面对 A 的摩擦力大于水平面对 B 的摩擦力，由题 意细线 AO 受到的拉力必须大于 BO 受到的拉力，所以 F 的方向只能是 ON 方向。故 C 正确， A、B、D 错误。 答案：C 16.如图所示，在 O≤x≤L 和 2L≤x≤3L 的区域内存在着匀强磁场，磁场的方向垂直于 xOy 平面(纸面)向里，具有一定电阻的正方形线框 abcd 边长为 2L，位于 xOy 平面内，线框的 ab 边与 y 轴重合。令线框从 t=0 时刻由静止开始沿 x 轴正方向做匀加速直线运动，则线框 中的感应电流 i(取逆时针方向的电流为正)随时间 t 的函数图象大致是下列图中的( ) A. B. C. D. 解析：设线框进入磁场的时间为 t0，则由 L= ，得 t0= 。 在 0﹣t0 时间内，由楞次定律判断可知感应电流方向沿逆时针方向，感应电流大小为 I= = ；故 CD 均错误。 设线框 ab 从 x=L 运动到 x=4L 的时间为 t1，则由运动学公式得 t1= ﹣t0=2t0﹣ t0=t0，这段时间内穿过线框的磁通量不变，没有感应电流。故 B 错误。 设线框 ab 从 x=4L 运动到 x=5L 的时间为 t2，则由运动学公式得 t2= ﹣ t0= t0﹣2t0=0.236t0 的时间内，根据楞次定律得知，感应电流方向沿顺时针方向，为负值。 感应电流为 I=﹣ =﹣ ；故 A 正确。 答案：A 三、多项选择题 17.如图，游乐场中，从高处 A 到水面 B 处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两小孩沿不 同轨道同时从 A 处自由滑向 B 处，下列说法正确的有( ) A.甲的切向加速度始终比乙的大 B.甲、乙在同一高度的速度大小相等 C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度 D.甲比乙先到达 B 处 解析：A：由受力分析及牛顿第二定律可知，甲的切向加速度先比乙的大，后比乙的小，故 A 错误； B：由机械能守恒定律可知，各点的机械能保持不变，高度(重力势能)相等处的动能也相 等，故 B 正确； C、D：甲的切向加速度先比乙的大，速度增大的比较快，开始阶段的位移比较大，故甲总 是先达到同一高度的位置。故 C 错误，D 正确。 答案：BD 18.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t 时刻与(t+0.6)时刻的波形图正好重合，如图所 示。则下列说法中正确的是( ) A.质点振动周期可能为 1.2s B.该波的波速可能为 10m/s C.在(t+0.4)时刻，x=﹣1m 处的质点位移可能为零 D.从(t+0.3)时刻开始计时，x=0.5m 处的质点可能比 x=﹣0.5m 处的质点先到达波峰位置 解析：A、由题分析得知，nT=0.6s，n=1，2，3…，周期 T= s，所以质点振动周期不可 能为 1.2s。故 A 错误。 B、由图读出波长为 λ=2m，波速 v= = m/s= nm/s，当 n=3 时，v=10m/s。故 B 正 确。 C、t 时刻到(t+0.4)时刻经过时间为 0.4s，而 0.4s 与周期的关系为 n= = = n，由 于 n 为整数，所以该时刻 x=﹣1m 处的质点不可能在平衡位置，位移不可能为零。故 C 错 误。 D、简谐横波沿 x 轴正方向传播，在(t+0.3)时刻，x=0.5m 处的质点振动方向可能沿 y 轴正 方向，x=﹣0.5m 处的质点振动方向沿 y 轴负方向，所以先到达波峰位置 x=0.5m 处的质点 可能比 x=﹣0.5m 处的质点先到达波峰位置。故 D 正确。 答案：BD 19.如图所示，A、B 两球分别套在两光滑无限长的水平直杆上，两球通过一轻绳绕过一定 滑轮(轴心固定不动)相连，某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为 α、β，A 球 向左的速度为 v，下列说法正确的是( ) A.此时 B 球的速度为 v B.此时 B 球的速度为 v C.当 β 增大到等于 90°时，B 球的速度达到最大 D.在 β 增大到 90°的过程中，绳对 B 球的拉力一直做正功 解析：A、将物块 A 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子的方向，在沿绳子方向的分速度 等于 B 沿绳子方向的分速度。 在沿绳子方向的分速度为 v 绳子=vcosα，所以 vB= = 。故 A 正确，B 错误。 C、当 β 增大到等于 90°时，B 球的速度沿绳子方向的分速度等于 0，所以 A 沿绳子方向 的分速度也是 0，而 cosα 不等于 0，所以 A 球的速度为 0；此时 A 的动能全部转化为 B 的 动能，所以 B 球的速度达到最大，故 C 正确； D、在 β 增大到 90°的过程中，绳子的方向与 B 球运动的方向之间的夹角始终是锐角，所 以绳对 B 球的拉力一直做正功。故 D 正确。 答案：ACD 20.如图所示，电路中定值电阻阻值 R 大于电源内阻阻值 r。闭合电键后，将滑动变阻器滑 片向下滑动，理想电压表 V1、V2、V3 示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3，理想电 流表 A 示数变化量的绝对值为△I，则( ) A.△U1 大于△U2 B. =R+r C.V2 的示数增大 D. + 保持不变 解析：A、根据闭合电路欧姆定律得：U2=E﹣Ir，则得： =r； =R，据题：R＞ r，则得△U1＞△U2.故 A 正确。 B、根据闭合电路欧姆定律得：U3=E﹣I(R+r)，则得： =R+r，故 B 正确。 C、理想电压表内阻无穷大，相当于断路。理想电流表内阻为零，相当短路，所以 R 与变阻 器串联，电压表 V1、V2、V3 分别测量 R、路端电压和变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片 向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则 A 的示数增大，电路中电流增 大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以 V2 的示数减小，故 C 错误； D、由上知， + =R+r，保持不变，故 D 正确。 答案：ABD 四、填空题 21.远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进 步，出现了“钻木取火”等方法。“钻木取火”是通过 方式改变物体的内能，把 转变为内能。 解析：“钻木取火”是通过做功方式改变物体的内能，在此过程中，机械能转变为内能。 答案：做功 机械能 22.甲、乙两颗绕地球作匀速圆周运动人造卫星，其线速度大小之比为 ：1，则这两颗卫 星的运转半径之比为 ，运转周期之比为 。 解析：根据 ，得 v= ， 所以： 根据： 得：T=2π 。 所以周期之比为： = 答案：1：2 1：2 23.某同学的质量为 60kg，在一次野营中，他从岸上以 2m/s 的速度，跳到一条以 0.5m/s 的速度正对着他飘来的小船上，跳上船后他又走了几步，最终停在船上。已知小船的质量 为 140kg，则人与小船共同运动的速度大小为 m/s，运动方向为 。(填“向 左”或“向右”) 解析：以人与船组成的系统为研究对象，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得： m 人 v 人﹣m 船 v 船=(m 人+m 船)v， 即：60×2﹣140×0.5=(60+140)v， 解得：v=0.25m/s，方向与人原来的速度方向相同，即向右。 答案：0.25 向右 24.如图所示是两列相干波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅都为 10cm，波速和波长分别为 1m/s 和 0.2m，C 点为 AB 连线的中点。则图示时刻 C 点的振动方 向(选填“向上”或“向下”) ，从图示时刻再经过 0.25s 时，A 点经过的路程为 cm。 解析：B 点处于波谷，A 点处于波峰，波由 B 向 A 传播，此时 C 处于平衡位置，经过四分之 一周期，波谷传播到该点，知 C 点的振动方向向下。 周期 T= ，质点在一个周期内振动的路程等于 4 倍的振幅，经过 0.25s 时，走过的路程等于 5 倍的振幅，A=20cm，则 s=100cm。 答案：向下 100 25.如图所示，河道宽 L=200m，越到河中央河水的流速越大，且流速大小满足 u=0.2x(x 是 离河岸的距离，0≤x≤ )。一小船在静水中的速度 v=10m/s，自 A 处出发，船头垂直河岸 方向渡河到达对岸 B 处。AB 两点间距离为 m。设船的运动方向与水流方向夹角为 θ，则渡河过程中 θ 最小为 。 解析：渡河的时间为： t= = s=10s； 水流速的平均速度等于 处的水流速。则有： u=0.4× =10m/s。 所以沿河岸方向上的位移为： x=ut=200m。 所以 AB 的直线距离为： s= m=200 m； 船在静水中速度是不变，而水流速度满足 u=0.2x(x 是离河岸的距离，0≤x≤ )，因 x=vt，那么 u=2t，因此到达河中央前小船加速度大小为 2m/s2， 当到达中央时，水流速度为：u=0.2x=0.2×100=20m/s， 由三角知识，则有：tanθ= =0.5。 答案：200 arctan0.5 26.带正电小球静止在光滑绝缘斜面的底端，现在该区域加一平行斜面向上的匀强电场，经 时间 t 电场做功 40J 时，匀强电场突然消失，小球又经时间 t 恰好回到斜面底端。若以小 球初始水平面为零重力势能面，则小球回到斜面底端时的机械能为 J，小球的动能为 8J 时重力势能为 J。 解析：在运动的过程中，除重力之外，只有电场力做功，小球的机械能的增加等于电场力 做的功，电场力做功 40J，所以小球的机械能的增加 40J，小球回到斜面底端时的机械能为 40J； 设有电场力与没电场力时物体的加速度大小分别为 a1、a2，根据物体在电场力作用向上运 动的位移与撤去电场力后回到出发点的位移大小相等，方向相反，得： a1t2+(a1t)t﹣ a2t2=0 解得：a2=3a1 又由牛顿第二定律得： qE﹣mgsinθ=ma1， mgsinθ=ma2， 得到 qE= mgsinθ 设当物体的动能为 8J 时，物体重力势能为 EP，有： (qE﹣mgsinθ)x=EK=8J 此时的势能为：EP=mgsinθx 解得：EP=mgsinθ•x=3EK=24J， 在去掉电场之后，物体从静止开始下滑的过程中，机械能守恒，此时当动能为 8J 的时候， 重力势能为 40﹣8=32J。 答案：40 32 和 24 五、实验题 27.某同学利用单摆测定重力加速度时，用秒表测量单摆的周期，当单摆摆动稳定且到达最 低点时开始计时并记为 n=0，单摆每经过最低点记一次数，当数到 n=60 时停止计时。测量 结果与当地的重力加速度的真实值比较，发现偏大，可能原因是( ) A.振幅偏小 B.开始计时误记为 n=1 C.将摆线加上球直径当成了摆长 D.将摆线的长度当成了摆长 解析：由单摆周期公式：T=2π 可得：g= ， A、重力加速度与单摆的振幅无关，振幅偏小不会影响重力加速度的测量值，故 A 错误； B、开始计时误记为 n=1，所测中期 T 偏小，由 g= 可知，所测重力加速度偏大，故 B 正确； C、在摆线加上球直径当成了摆长，所测摆长偏大，由 g= 可知，所测重力加速度偏 大，故 C 正确； D、将摆线长当成了摆长，所测摆长偏小，由 g= 可知，所测重力加速度偏小，故 D 错误。 答案：BC 28.“研究共点力的合成”的实验情况如图所示，其中 A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋 与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳，图是在白纸上根据实验结果画出的图示。 (1)图中的 F 与 F′两力中，方向一定沿 AO 方向的是 。 解析：F 是通过作图的方法得到合力的理论值，而 F′是通过一个弹簧称沿 AO 方向拉橡皮 条，使橡皮条伸长到 O 点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出 的合力。故方向一定沿 AO 方向的是 F′，由于误差的存在 F 和 F′方向并不在重合。 答案：F′ (2)本实验采用的科学方法是 。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 解析：合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法。 答案：B (3)实验中可减小误差的措施有 。 A.两个分力 F1、F2 的大小要尽量大些 B.两个分力 F1、F2 间夹角应越大越好 C.拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 D.AO 间距离要适当，将橡皮筋拉至结点 O 时，拉力要适当大些。 解析：A、实验是通过作图得出结果，故为了减小误差应让拉力尽量大些，故 A 正确； B、而夹角太大将会导至合力过小，故夹角不能太大，故 B 错误； C、为了防止出现分力的情况，应让各力尽量贴近木板，且与木板平行，故 C 正确； D、为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些， 故 D 正确。 答案：ACD 29.如图是“用 DIS 研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验装置，保持 挡光片位置、光电门和螺线管之间的距离不变。 (1)实验器材除了需要光电门传感器之外，还需要 传感器。 解析：研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系，需要测出感应电动势的大 小，因此需要电压传感器。 答案：电压 (2)让小车以不同的速度靠近螺线管，记录下小车每次靠近螺线管至最后撞上螺线管停止的 全过程中感应电动势与时间的变化关系。如图所示，光电门测得挡光时间为△t1，有感应 电动势的时间为△t2，则实验可以得到感应电动势与 成正比。(用题中字母表示) 解析：小车每次靠近螺线管至最后撞上螺线管停止的全过程中，磁通量的变化量△Φ 相 等，由法拉第电磁感应定律可得：E=n 可知，在 n 与△Φ 一定时，感应电动势与 成正比。 答案： (3)若保持磁铁靠近线圈的速度不变，只增加线圈的匝数(线圈直径不变)，则△t1 内图象所 围阴影部分面积将 (选填“不变”、“增大”或“减小”)。 解析：感应电动势：E=n ，则 E△t=n△Φ，每次实验时磁通量的变化量△Φ 不变，保 持磁铁靠近线圈的速度不变，只增加线圈的匝数 n，则 n△Φ 增大，△t1 内图象所围阴影 部分面积将增大。 答案：增大 30.某实验小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电 动势 E 和内阻 r，并探究电极间距对 E 和 r 的影响，实验器材如图所示测量 E 和 r 的实验 方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压 U 和流过电源的电流 I，依据公式 U=E﹣ Ir，利用测量数据作出 U﹣I 图象，得出 E 和 r。 (1)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线 代替导线连接电路。 解析：将电压表视为理想表，要避免电流表分压作用对测量结果，相对于电源来说，电流 表应采用外接法，据此连接实物电路图，电路图如图所示。 答案：如图所示： (2)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的 U﹣I 图象如图中 (a)(b)(c)(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势 (填 “增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析：图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势，由图象可知，图象与纵轴的交点纵坐标不 变，所以电动势不变，图线斜率的绝对值即为内阻，由图象可知，(a)(b)(c)(d)图象斜率 的绝对值变大，电源内阻变大。由此可知：随电极间距的减小电源内阻增大。 答案：不变 增大 (3)对图线(c)，当外电路总电阻为 2500Ω 时，该电源的输出功率 P= mW。 解析：由图示图象可知，图象与纵轴交点坐标值为 0.975，电源电动势 E=0.975 V；(c)对 应图线斜率绝对值约为 478(从线上选取两点即可求斜率)，电源的输出功率为： P=( )2R=( )2×2500W=2.68×10﹣4W=0.268mW。 答案：0.268 六、计算题。(共 50 分) 31.如图所示，导热良好的薄壁气缸放在水平面上，用横截面积为 S=1.0×10﹣2m2 的光滑薄 活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞杆的另一端固定在墙上。此时活塞杆与墙 刚好无挤压。外界大气压强 p0=1.0×105PA.当环境温度为 27℃时，密闭气体的体积为 2.0×10﹣3m3。 (1)若固定气缸在水平面上，当环境温度缓慢升高到 57℃时，气体压强 p2 为多少？ 解析：从开始状态到最后状态，气体等容变化 = 解得：P2= == pa=1.1×105pa。 答案：若固定气缸在水平面上，当环境温度缓慢升高到 57℃时，气体压强 p2 为 1.1×105pa。 (2)若气缸放在光滑水平面上不固定，当环境温度缓慢升高到 57℃时，气缸移动了多少距 离？ 解析：当环境温度缓慢升高到 57℃时，气体作等压变化，根据盖﹣吕萨克定律得： = 解得：V2= V1= ×2.0×10﹣3m3=2.2×10﹣3m3 气缸移动的距离为：△l= = m=2×10﹣2m。 答案：若气缸放在光滑水平面上不固定，当环境温度缓慢升高到 57℃时，气缸移动了 2×10﹣2m 距离。 (3)保持(2)的条件不变下，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数 值，这时气缸受到的水平作用力多大？ 解析：由状态 3 到状态 4，由等温变化可知：P3V3=P4V4 即 P4= = =1.1×105Pa 又因为：P4s=P0S+F 解得：F=100N。 答案：保持(2)的条件不变下，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来 数值，这时气缸受到的水平作用力 100N。 32.如图所示，粗糙水平面上放置一个小物块，在力 F 作用下沿水平面向右加速运动。在保 持力 F 大小不变的情况下，发现当 F 水平向右或与水平面成 60°夹角斜向上时，物块的加 速度相同。求： (1)物块与水平面间的动摩擦因数 μ。 解析：水平拉时，根据牛顿第二定律有：F﹣μmg=ma， 右上拉时，根据牛顿第二定律得，Fcos60°﹣μ(mg﹣Fsin60°)=ma， 联立上述两式，代入数据解得 μ= 。 答案：物块与水平面间的动摩擦因数为 。 (2)若保持力 F 与水平面成 60°夹角斜向上，从静止起拉动物块，物块沿水平面向右移动 s=5 m 的时间为 t。改变 F 的大小重复上述过程，时间 t 的最小值为多少？ 解析：时间 t 最小，则要求加速度最大，即 F 最大 物块沿水平面运动则 F 的竖直分力不超过重力 F 最大满足 mg= F， 根据 ，s= 得， 代入数据解得 t= s 答案：时间 t 的最小值为 。 33.如图所示，电源电动势为 ε，内阻为 r，滑动变阻器总阻值为 3r，间距为 d 的两平行 金属板 AB、CD 竖直放置，闭合电键 S 时，板间电场可视为匀强电场。板间有一长为 L 的绝 缘细轻杆，能绕水平固定转轴 O 在竖直面内无摩擦转动，杆上端固定质量为 m、带电量为 +q 的金属小球 a，下端固定质量为 2m、带电量为﹣q 的金属小球 b，已知 Ob=2Oa，并且 q= ，两带电小球可视为点电荷，不影响匀强电场的分布，两电荷间相互作用力不计，重 力加速度为 g。现调节滑片 P 使其位于滑动变阻器的中点，闭合电键 S，待电场稳定后： (1)求两极板间电场强度 E 的表达式。 解析：由题意可知，当滑动变阻器滑片位于变阻器中点时，闭合电键 S，平行金属板间的 电压 U= 代入数据有： 又因为平行金属板间是匀强电场，根据电场强度与电势差的关系有： E= = 。 答案：求两极板间电场强度 E 的表达式为 。 (2)将轻杆从如图位置顺时针转过 θ 时(θ＜360°)由静止释放，轻杆恰能静止，求 θ。 解析：轻杆恰能静止时所受力矩平衡， 两小球所受重力的力矩为反方向，且 M 重 a＜M 重 b 两小球所受电场力的力矩为同方向， 因此力矩平衡时则有：M 重 a+M 电 a+M 电 b=M 重 b mgsinθ× L+Eqcosθ× L+Eqcosθ× L=2mgsinθ× L 又因为 Eq= mg 可解得 θ=37°或 217°。 答案：将轻杆从如图位置顺时针转过 θ 时(θ＜360°)由静止释放，轻杆恰能静止， θ=37°或 217°。 (3)若将轻杆从如图位置由静止释放，轻杆将绕轴 O 顺时针转动，求小球 a 运动的最大速 度。 解析：由(2)分析知小球 P 运动的速度最大时轻杆与竖直方向夹角为 37°，因为同杆转 动，所以有：vb=2va 由动能定理得： mva 2+ 2mvb 2﹣0=mg L (1﹣cos37°)+Eq Lsin37°+Eq Lsin37°﹣2mg L (1﹣cos37°) 可解出 va= 答案：若将轻杆从如图位置由静止释放，轻杆将绕轴 O 顺时针转动，求小球 a 运动的最大 速度 。 34.如图所示，两根粗细均匀的金属杆 AB 和 CD 的长度均为 L，电阻均为 R，质量分别为 3m 和 m，用两根等长的、质量和电阻均不计的、不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路， 悬跨在绝缘的、水平光滑的圆棒两侧，AB 和 CD 处于水平。在金属杆 AB 的下方有高度为 H 的水平匀强磁场，磁感强度的大小为 B，方向与回路平面垂直，此时 CD 处于磁场中。现从 静止开始释放金属杆 AB，经过一段时间(AB、CD 始终水平)，在 AB 即将进入磁场的上边界 时，其加速度为零，此时金属杆 CD 还处于磁场中，在此过程中金属杆 AB 上产生的焦耳热 为 Q。重力加速度为 g，试求： (1)金属杆 AB 即将进入磁场上边界时的速度 v1。 解析：AB 杆达到磁场边界时，加速度为零，系统处于平衡状态， 对 AB 杆：3mg=2T 对 CD 杆：2T=mg+BIL 又 F=BIL= 解得 v1= 。 答案：金属杆 AB 即将进入磁场上边界时的速度为 v1= 。 (2)在此过程中金属杆 CD 移动的距离 h 和通过导线截面的电量 q。 解析：以 AB、CD 棒组成的系统在此过程中，根据能的转化与守恒有： (3m﹣m)gh﹣2Q= ×4mv1 2 则得 h= = 通过导线截面的电量 q=I△t= = = 。 答案：在此过程中金属杆 CD 移动的距离为 h= = 和通过导线截面的电量为 q=I△t= = = 。 (3)设金属杆 AB 在磁场中运动的速度为 v2，通过计算说明 v2 大小的可能范围。 解析：AB 杆与 CD 杆都在磁场中运动，直到达到匀速，此时系统处于平衡状态， 对 AB 杆：3mg=2T+BIL 对 CD 杆：2T′=mg+BIL 又 T′=T，F=BIL= 解得 v2= 所以 ＜v2＜ 。 答案：金属杆 AB 在磁场中运动的速度 v2 的范围为 ＜v2＜ 。 (4)依据第(3)问的结果，请定性画出金属杆 AB 在穿过整个磁场区域的过程中可能出现的速 度﹣时间图象(v﹣t 图)。 解析：AB 杆以速度 v1 进入磁场，系统受到安培力(阻力)突然增加，系统做加速度不断减小 的减速运动，接下来的运动情况有四种可能性： 答案：如图所示：