高中物理解答题

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 $W$

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。

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）．

一实验小组为了测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动遥控车的质量为0.4kg
②将电动小车、纸带和打点计时器按下图甲安装
③接通打点计时器
④使电动小车以额定功率运动，待到达最大速度再运动一段时间后，关闭小车电源，待小车静止再断开打点计时器电源，设小车在整个运动过程中受到的阻力恒定，交流电源频率为50Hz，实验得到的纸带如图乙所示．
请根据纸带分析：

（1）小车以额定功率运动的最大速度大小为    m/s．
（2）关闭小车电源后，小车加速度大小为    m/s²．
（3）小车受到的阻力大小为    N．
（4）该电动小车的额定功率大小为   W．

[物理——选修 3-3]

在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强, 两压强差 $\mathrm{\Delta }p$ 与气泡半径

$r$ 之间的关系为 $\mathrm{\Delta }p=\frac{2\sigma }{r}$, 其中 $\sigma =0.070\mathrm{N}/\mathrm{m}$ 。现让水下 $10\mathrm{m}$ 处一半径为 $0.50\mathrm{cm}$ 的气泡缓慢上升,已知大气压强 $p_0=1.0\times {10}^5\mathrm{Pa}$, 水的密度 $\rho =1.0\times {10}^3\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^3$, 重力加速度大小 $g=10\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$ 。

(i) 求在水下 $10\mathrm{m}$ 处气泡内外的压强差;

（ii）忽略水温随水深的变化, 在气泡上升到十分接近水面时, 求气泡的半径与其原来半径之 比的近似值。

在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源．他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：
对应点   速度（m/s）
B    0.122
C    0.164
D    0.205
E    0.250
F    0.289

（1）计算v_F的公式为v_F=     ；
（2）根据表中得到的数据，求出物体的加速度a=     m/s²；
（3）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比      （选填：偏大、偏小或不变）．

某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测量物体瞬时速度的实验，其装置如图所示．在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．该同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．
实验
次数   不同的
挡光片   通过光电门的时间
（s）   速度
（m/s）
第一次    I    0.23044    0.347
第二次   Ⅱ    0.17464    0.344
第三次   Ⅲ    0.11662    0.343
第四次   Ⅳ    0.05850    0.342
（1）则以下表述正确的是   
①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小
②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小
③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
A.①③B.②③C.①④D.②④
（2）这种方法得到的测量值跟实际值相比    
A.偏大   B.偏小   C.相等
（3）若把挡光片装在小车的正中间，测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比    
A.偏大   B.偏小   C.相等．

如图所示，轻弹簧一端连于固定点，可在竖直平面内自由转动，另一端连接一带电小球,其质量,电荷量.将弹簧拉至水平后，以初速度竖直向下射出小球,小球到达点的正下方点时速度恰好水平，其大小.若、相距小球在点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量的静止绝缘小球相碰。碰后瞬间，小球脱离弹簧，小球N脱离细绳，同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度的匀强磁场。此后，小球在竖直平面内做半径的圆周运动。小球、均可视为质点，小球的电荷量保持不变，不计空气阻力，取。那么，

（1）弹簧从水平摆至竖直位置的过程中，其弹力做功为多少？

（2）请通过计算并比较相关物理量，判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。

(3)若题中各量为变量，在保证小球、碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下，请推导出r的表达式(要求用、、、表示，其中为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。

如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v ₁， 并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求：

（1）磁场的磁感应强度大小；    

（2）甲、乙两种离子的比荷之比。    

如图（a），一弹簧上端固定支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。

现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为________cm。当地的重力加速度大小为9.80m’s² ， 此弹簧的劲度系数为________N/m（保留3位有效数字）。

[物理-选修3-3]

（1）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度__________（填"高于""低于"或"等于"）外界温度，容器中空气的密度__________（填"大于""小于"或"等于"）外界空气的密度。

（2）热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为 $0.13m^3$ ，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为 $3.2\times {10}^{-2}{m}^3$ ，使用前瓶中气体压强为 $1.5\times {10}^7\mathit{Pa}$ ，使用后瓶中剩余气体压强为 $2.0\times {10}^6\mathit{Pa}$ ；室温温度为 $27℃$ 。氩气可视为理想气体。

（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

（ii）将压入氩气后的炉腔加热到 $1227℃$ ，求此时炉腔中气体的压强。

黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子ε=hν．
1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子说并成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律，并因此获得诺贝尔物理学奖．请写出爱因斯坦光电效应方程：      ；
1913年玻尔又受以上两位科学家的启发，把量子理论应用到原子结构中，假设了电子轨道及原子的能量是量子化的，并假定了能级跃迁时的频率条件，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．请写出电子从高能定态（能量记为E_m）跃迁至低能态（能量记为E_n）时的频率条件方程：        ．

光滑水平面上有质量为M、高度为h的光滑斜面体A，斜面顶端放有质量为m的小物体B，A、B都处于静止状态从某时刻开始释放物体B，在B沿斜面下滑的同时斜面体A沿水平方向向左做匀加速运动．经过时间t，斜面体水平移动s，小物体B刚好滑到底端．

（1）求运动过程中斜面体A所受合力F_A的大小；
（2）分析小物体B做何种运动？并说明理由；
（3）求小物体B到达斜面体A底端时的速度v_B大小．