高中物理综合题

某村庄在较远的山区修建一座小型水电站，发电机输出功率为50kW，机端电压为200V，
输电距离为6kW，若输电线上允许损失的电功率为发电机输出功率的5%.
（1）若直接输电，所用输电线的电阻率为ρ=2.5×10^－8Ω·m，输电线的横载面积应多大？
（2）若输电线总电阻为16Ω，用户处获得的电压为220V，采用高压输电，试计算所用
升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比.

（1）伽利略在《两种新科学的对话》一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还运用实验验证了其猜想。某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。
①实验时，让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)。该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量___________的。
②下表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离，V为相应过程量筒收集的水量。分析表中数据，根据___________________，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。

次数	1	2	3	4	5	6	7
s(m)	4.5	3.9	3.0	2.1	1.5	0.9	0.3
V(mL)	90	84	72	62	52	40	23.5

③本实验误差的主要来源有：距离测量的不准确，水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于_________________________等。(只要求写出一种)

如图所示，空间被分层若干个区域，分别以水平线aa＇、bb＇、cc＇、dd＇为界，每个区域的高度均为h，期中区域Ⅱ存在垂直于纸面向外的匀强磁场，区域Ⅲ存在垂直于纸面向里且与区域Ⅱ的磁感应强度大小相等的匀强磁场。竖直面内有一边长为h、质量为m的正方形导体框，导体框下边与aa＇重合并由净值开始自由下落，导体框下边刚进入bb＇就做匀速直线运动，之后导体框下边越过cc＇进入区域Ⅲ，导体框的下边到达区域Ⅲ的某一位置时又开始做匀速直线运动。求：从导体框下边刚进入bb＇时到下边刚处dd＇时的过程中，导体框中产生的热量。（已知重力加速度为g，导体框始终在竖直面内运动且下边始终水平）

（1）下列说法正确的是________。（填入选项前的字母，有填错的不得分）

A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的

B．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构

C．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福的核式结构学说基础上引进了量子理论

D．α射线，β射线，γ射线本质上都电磁波，且γ射线的波长

最短
（2）质量为2kg的平板车B上表面水平，原来静止在光滑水平面上，平板车一端静止着一块质量为2kg的物体A，一颗质量为0．01kg的子弹以600m/s的速度水平瞬间射穿A后，速度变为100m/s，如果A B之间的动摩擦因数为0．05，求：
①A的最大速度；             
②若A不会滑离B，求B的最大速度。

如图所示, 小滑块A(可视为质点)叠放在长L= 0.52的平板B左端, B放在水平面上, A、B两物体通过一个动滑轮相连, 动滑轮固定在墙上, 滑轮的质量及摩擦不计, A的质量 =1.0kg , B的质量 = 3.0kg , A、B之间及B与水平面的动摩擦因数m= 0.25, 现用一个水平向左的恒力F拉B, 经t= 2.0s后A滑离B, 求拉力F的大小. (取g =10m/s² )    

 

如图所示，质量为M=1kg的平板小车上放置着m_l=3kg，m₂=2kg的物块，两物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.5。两物块间夹有一压缩轻质弹簧，物块间有张紧的轻绳相连。小车右端有与m₂相连的锁定开关，现已锁定。水平地面光滑，物块均可视为质点。现将轻绳烧断，若己知m₁相对小车滑过0.6m时从车上脱落，此时小车以速度v₀=2m／s向右运动，当小车第一次与墙壁碰撞瞬间锁定开关打开。设小车与墙壁碰撞前后速度大小不变，碰撞时间极短，小车足够长。（g="10" m／s²）求：

（1）最初弹簧的弹性势能
（2）m₂相对平板小车滑行的总位移
（3）小车第一次碰撞墙壁后非匀速运动所经历的总时间。

A、B两车沿一方向同时经过平直公路上一点，A初速度是20m/s，加速度5m/s²匀减速运动，B以8m/s的速度匀速运动，求多长时间B追上A？

（1）由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15．8 m、14．6 m，P、Q开始震动后，下列判断正确的是_____。

A．	P、Q两质点运动的方向始终相同
B．	P、Q两质点运动的方向始终相反
C．	当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置
D．	当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰
E．	当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰

（2）如图，玻璃球冠的折射率为 $\sqrt{3}$ ，其底面镀银，底面的半径是球半径的 $\frac{\sqrt{3}}{2}$ 倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。

（1）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面， $ab=ac$；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）

A．	甲光的波长比乙光的长
B．	甲光的频率比乙光的高
C．	在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．	该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．	在棱镜内be边反射时的入射角，甲光比乙光的大

（2）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。 $t=0$时刻，P波刚好传播到坐标原该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到 $x=10\text{m}$处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。

（i）在答题卡给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在 $t=2.5\text{s}$时刻的波形图（用虚线，Q波用实线）；

（ii）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。

类比是研究问题的常用方法。

（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力 $f=\mathit{kv}$（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程 $G-\mathit{kv}=m\frac{\mathit{\Delta v}}{\mathit{\Delta t}}$（①式）描述，其中 $m$为物体质量， $G$为其重力。求物体下落的最大速率 $v_{\text{m}}$。

（2）情境2：如图1所示，电源电动势为 $E$，线圈自感系数为 $L$，电路中的总电阻为 $R$。闭合开关 $S$，发现电路中电流 $I$随时间 $t$的变化规律与情境1中物体速率 $v$随时间 $t$的变化规律类似。类比①式，写出电流 $I$随时间 $t$变化的方程；并在图2中定性画出 $I-t$图线。

（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。

情境1	情境2
物体重力势能的减少量
物体动能的增加量
	电阻R上消耗的电能

[物理--选修3-3]

（1）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是________（填正确答案标号．最多选3个）。

A．	在过程ab中气体的内能增加
B．	在过程ca中外界对气体做功
C．	在过程ab中气体对外界做功
D．	在过程bc中气体从外界吸收热量
E．	在过程ca中气体从外界吸收热量

（2）一种测量稀薄气体压强的仪器如图（左）所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 $K_1$ 和 $K_2$ 。 $K_1$ 长为 $l$ ，顶端封闭， $K_2$ 上端与待测气体连通； $M$ 下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时， $M$ 与 $K_2$ 相通；逐渐提升R，直到 $K_2$ 中水银面与 $K_1$ 顶端等高，此时水银已进入 $K_1$ ，且 $K_1$ 中水银面比顶端低 h，如图（右）所示。设测量过程中温度、与 $K_2$ 相通的待测气体的压强均保持不变，已知 $K_1$ 和 $K_2$ 的内径均为 d， $M$ 的容积为 $V_0$ ，水银的密度为 $\rho$ ，重力加速度大小为g。求：

（i）待测气体的压强；

（ii）该仪器能够测量的最大压强。

［物理--选修3-3］

（1）氧气分子在 $0℃$ 和 $100℃$ 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是（　　）

A．	图中两条曲线下面积相等
B．	图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．	图中实线对应于氧气分子在 $100℃$ 时的情形
D．	图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E．	与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在 $0～400\mathit{m}/s$ 区间内的分子数占总分子数的百分比较大

（2）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门 $K_2$ 位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门 $K_1$ 、 $K_3$ ，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭 $K_2$ 、 $K_3$ ，通过 $K_1$ 给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p ₀的3倍后关闭 $K_1$ ．已知室温为27℃，汽缸导热．

（i）打开 $K_2$ ，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；

（ii）接着打开 $K_3$ ，求稳定时活塞的位置；

（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．

（1）P、Q是一列简谐横波中的质点，相距30m，各自的振动图象如图所示．

①此列波的频率f＝________Hz. ②如果P比Q离波源近，且P与Q间距离小于1个波长，那么波长λ＝________m.
③如果P比Q离波源远，那么波长λ＝________m.
（2）如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心，由于色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对两种单色光的折射率分别为n₁＝和n₂＝，求：
①这两个光斑之间的距离；
②为使光屏上的光斑消失，复色光的
入射角至少为多少

如图所示，一水平方向的传送带以恒定的速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带右端固定着一光滑的半径R=0.45m的四分之一圆弧轨道，圆弧底端与传送带相切。一质量为0.5kg的物体，从圆弧轨道最高点由静止开始滑下，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2，不计物体滑过圆弧与传送带交接处时的能量损失，传送带足够长，g=10m/s². 求：
（1）物体滑上传送带向左运动的最远距离及此过程中物体与传送带摩擦所产生的内能
（2）物体第一次从滑上传送带到离开传送带所经历的时间；

如图所示，变压器副线圈电路中有电阻R=7.26Ω，消耗功率为6W，另有1匝接有毫伏表的线圈，毫伏表读数U=50mV，原线圈两端电压为U₁=311sin100πtV.求原、副线圈的匝数和铁芯内的磁通量变化率.