高中物理解答题

如图，一倾角为α的光滑固定斜面的顶端放有质量 $M＝0.06\mathit{kg}$ 的 $U$ 形导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻 $R＝3\Omega$ 的金属棒 $\mathit{CD}$ 的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路 $\mathit{CDEF}$ ； $\mathit{EF}$ 与斜面底边平行，长度 $L＝0.6m$ 。初始时 $\mathit{CD}$ 与 $\mathit{EF}$ 相距 $s_0＝0.4m$ ，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离 $s_1＝\frac{3}{16}m$ 后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的 $\mathit{EF}$ 边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小 $B＝1T$ ，重力加速度大小取 $g＝10m/s^2$ ， $\mathit{sin\alpha }＝0.6$ 。求

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；

（3）导体框匀速运动的距离。

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 $c)$

单板滑雪 $U$型池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型： $U$形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为 $17.2°$。某次练习过程中，运动员以 $v_M=10m/s$的速度从轨道边缘上的 $M$点沿轨道的竖直切面 $\mathit{ABCD}$滑出轨道，速度方向与轨道边缘线 $\mathit{AD}$的夹角 $\alpha =72.8°$，腾空后沿轨道边缘的 $N$点进入轨道。图乙为腾空过程左视图。该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度的大小 $g=10m/s^2$， $\sin 72.8°=0.96$， $\cos 72.8°=0.30$。求：

（1）运动员腾空过程中离开 $\mathit{AD}$的距离的最大值 $d$；

（2） $M$、 $N$之间的距离 $L$。

如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为和，各接触面间的动摩擦因数均为。重力加速度为。

（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力大小；

（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；

（3）本实验中，，，，砝码与纸板左端的距离，取。若砝码移动的距离超过，人眼就能感知，为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大?

“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

如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为 $H=18\mathit{cm}$的 $U$形管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高 $h_0=4\mathit{cm}$的水银柱，水银柱上表面离管口的距离 $l=12\mathit{cm}$。管底水平段的体积可忽略。环境温度为 $T_1=283K$，大气压强 $p_0=76\mathit{cmHg}$。

$\left(i\right)$现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？

$\left(\mathit{ii}\right)$再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？

某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃-80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R_T,其标称值(25℃时的阻值)为 $900.0\mathrm{\Omega }$:电源E(6V,内阻可忽略):电压表 (量程 $150\mathrm{mV}$):定值电阻R₀(阻值 $20.0\mathrm{\Omega }$),滑动变阻器R₁(最大阻值为 $1000\mathrm{\Omega }$):电阻箱R₂(阻值范围0- $999.9\mathrm{\Omega }$):单刀开关S₁,单刀双掷开关S₂。

实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃,将S₂与1端接通,闭合S₁,调节R₁的滑片位置,使电压表读数为某一值U_s:保持R₁的滑片位置不变,将R₂置于最大值,将S₂与2端接通,调节R₂,使电压表读数仍为U_s:断开S₁,记下此时R₂的读数,逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R₂的阻值,直至温度降到25.0°C,实验得到的R₂-t数据见下表。

t/℃	25.0	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0	80.0
R2/Ω	900.0	680.0	500.0	390.0	320.0	270.0	240.0

回答下列问题:

（1）在闭合S₁前,图(a)中R₁的滑片应移动到________ （填“a”或“b”）端；

（2）在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R₂-t曲线：

（3）由图(b)可得到R₁,在25℃-80°C范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得R₁=________Ω；   

（4）将R_t握于手心,手心温度下R₂的相应读数如图(c)所示,该读数为________Ω，则手心温度为________℃。   

（1）关于气体的内能，下列说法正确的是________。

A．	质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．	气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．	气体被压缩时，内能可能不变
D．	一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．	一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

（2）一 $U$ 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强 $p_0=75．0\mathit{cmHg}$ 。环境温度不变。

一篮球质量为 $m＝0.60\mathit{kg}$，一运动员使其从距地面高度为 $h_1＝1.8m$处由静止自由落下，反弹高度为 $h_2＝1.2m$。若使篮球从距地面 $h_3＝1.5m$的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为 $1.5m$。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为 $t＝0.20s$；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取 $g＝10m/s^2$，不计空气阻力。求：

（1）运动员拍球过程中对篮球所做的功；

（2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。

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。

图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，基主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为，细杆可绕轴在竖直平面内自由转动，摆锤重心到点距离为。测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与等高的位置处静止释放。摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离，之后继续摆至与竖直方向成角的最高位置。若摆锤对地面的压力可视为大小为的恒力，重力加速度为，求

（1）摆锤在上述过程中损失的机械能；

（2）在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；

（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数。

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

某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔 $0.05s$ 发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为 $5\mathit{cm}。$ 该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。

完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）

（1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为 　　m/s；竖直分量大小为 　　m/s；

（2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为 　　m/s ²。

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 $W$

图甲所示为用DIS系统测定木块与水平长木板间动摩擦因数的实验装置，实验中根据测得的多组数据描出木块的v﹣t图象如图乙所示．

（1）由图线可知木块做 匀加速直线 运动．已知木块和发射器的总质量为M，悬挂钩码质量为m，当地重力加速度为g，根据图线的数据求出木块加速度大小为a，则木块和木板间动摩擦因数μ=        ．
（2）为了保证木块运动过程中受恒力作用，实验中必须调整滑轮，使得      ．
（3）你认为还可以利用该装置完成哪些探究实验？               （至少写一个）．