高中物理解答题

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

疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

（1）家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是　　。

（2）下列主要操作步骤的正确顺序是　　。（填写各步骤前的序号）

①把刻度尺竖直固定在墙上

②捏住小球，从刻度尺旁静止释放

③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置

④打开手机摄像功能，开始摄像

$\left(3\right)$停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 $\frac{1}{6}s$，刻度尺的分度值是 $1\mathit{mm}$，由此测得重力加速度为　　 $m/s^2$。

（4）在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，　　（选填“仍能”或“不能” $)$用（3）问中的方法测出重力加速度。

某同学描绘一种电子元件的 $I-U$关系图象，采用的实验电路图如图1所示，为电压表，为电流表， $E$为电源（电动势约 $6V)$， $R$为滑动变阻器（最大阻值 $20\Omega )$， $R_0$为定值电阻， $S$为开关。

（1）请用笔画线代替导线，将图2所示的实物电路连接完整。

（2）调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如表：

电压 $U/V$	0.000	0.250	0.500	0.650	0.700	0.725	0.750
电流 $I/\mathit{mA}$	0.00	0.10	0.25	0.60	1.70	4.30	7.50

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的 $I-U$图线。

（3）根据作出的 $I-U$图线可知，该元件是　　（选填“线性”或“非线性” $)$元件。

（4）在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻 $R_0$，会导致的两个后果是　　。

（A）电压和电流的测量误差增大

（B）可能因电流过大烧坏待测元件

（C）滑动变阻器允许的调节范围变小

（D）待测元件两端电压的可调节范围变小

某快点公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图，皮带在电动机的带动下保持 $v=1m/s$ 的恒定速度向右运动，现将一质量为 $m=2kg$ 的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦力因数 $\mu =0.5$ ，设皮带足够长，取 $g=10m/s^2$ ，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求

（1）邮件滑动的时间 $t$

（2）邮件对地的位移大小 $x$

（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功 $W$