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物理(二) 参考答案
1~7ABCBDCA 8BC 9AD 10AD
解析:
1
1. A。该鹅卵石水平抛出后只受重力作用,在竖直方向做自由落体运动,取每层楼高约3m,由 h gt2得,该
2
2h 2325
鹅卵石在空中运动的时间约为 t s 15s3s,选项A正确;该鹅卵石下落的高度一定,下
g 10
1 1
落时间与抛出时的速度无关,选项B错误;由机械能守恒定律 mv2 mv2 mgh得,该鹅卵石砸在车辆上时
2 2 0
的速度大小 v v2 2gh, 与抛出时的速度有关,与质量无关,选项C、D均错误。
0
G G G
2.B。由图可知,四根吊臂对称分布,有4Fsin45G, 得 F , 选项B符合题意,故选B。
4sin45 2 2 3
E
3. C。电源电流 I , 即电源电流随外电阻增大而减小,选项 A 不符合题意; 电源输入功率
rR
E2
P EI , 即电源输入功率随外电阻增大而减小,选项 B 不符合题意; 电源输出功率
入 rR
E 2 E2
P R ,当r=R 时取最大值,即电源输出功率随外电阻增大而先增大后减小,选项C 符
出 rR r2
R2r
R
P I2R 1
合题意;电源效率 出 ,即电源效率随外电阻增大而增大,选项D不符合题意。故选C。
P I2 r R r
入 1
R
C 49000
4. B。由题知, “天庭”绕地心做匀速圆周运动的轨道半径 r km7803km, “天宫”绕地心做匀速
2 2
圆周运动的轨道半径 r' Rh 640400 km6800km , 故 r'r , 又由万有引力提供向心力有
GMm v2 42 GM GM r3
mam m r, 得 a 、v 、T 2 , 可知轨道半径越大,加速度越小、速
r2 r T2 r2 r GM
度越小、周期越大,选项B正确,选项A、C错误;不知道“天庭”和“天宫”的质量关系,无法判断两者所受地球
引力大小,选项D错误。
5.D。由一带正电的点电荷仅在电场力作用下从a 点运动到b 点的运动轨迹易得,点电荷B带正电,又由一等势
面恰好沿 y 轴,结合x0 区域的等势面分布可得,点电荷A带负电,且A、B两点电荷所带电荷量相等,即
A、B两点电荷带等量异种电荷; 点电荷B 带正电,靠近B的等势面电势较高,因此a、b 两点处的电势满足
;故选项D符合题意,故选D。
a b
6.C。由于水在不到0.1s时间内喷完,可知水和水火箭间的作用力较大,水和水火箭的重力可以忽略,水和水火
mv 0.440
箭组成的系统动量近似守恒,有 mv m v0, 解得水火箭的速度 v 1 0 m /s 53m /s, 选项C
1 0 2
m 0.3
2
第1页共5页符合题意,故选C。
v
7.A。由于 V x 图像为直线,可知该粒子在x 处的速度大小为 0 , O 点的电势为零、电势能为零, O 点的
0 2
2
1 v 1
速度为零、动能为零,该粒子仅受电场力,其电势能与动能之和不变,有 q m 0 q mv2 0,
1 2 2 2 2 0
得 4,选项A正确;取0~ x 段该粒子所受平均作用力为F ,x ~ 2x 段该粒子所受平均作用力为F ,
2 1 0 1 0 0 2
由动能定理有,0~ x 段Fx E , x ~ 2x 段 F x E ,得 F 3F,可知该粒子在运动过程中所受合外
0 1 0 1 0 0 2 0 2 2 1
力增大,加速度增大,电场增强,选项B、C错误; 由 V x 图像可知,该粒子在0~ x 段的动能增加量为
0
2 2
1 v 1 1 1 v 3
E m 0 0 mv2, 在 x ~ 2x 段的动能增加量为 E mv2 m 0 mv2 3E , 可知
1 2 2 8 0 0 0 2 2 0 2 2 8 0 1
x ~ 2x 段的动能增加量是0~ x 段动能增加量的3倍,选项D错误。
0 0 0
8.BC。用20N的水平力推一水平地面上静止的箱子,箱子不动,其受力平衡,此时箱子所受静摩擦力等于水平推
力,选项A错误;由牛顿第二定律有: F f ma ,F f ma , 代入数据解得:箱子的质量m16kg ,箱
1 1 2 2
子与水平地面间的滑动摩擦力 f 21N ,选项B、C正确;箱子与水平地面间的滑动摩擦力为21N,最大静摩擦
力大于或等于滑动摩擦力,箱子与水平地面间的最大静摩擦力大于20N,选项D错误。
9. AD。0~0.2s 时间内, 篮球的 vt 图像与t 轴围成的面积即为释放点到水平地面的高度,由此可得
1 1
h 50.1m 56 0.1m0.8m,选项A正确、选项B错误;由 vt 图像知,0.1~0.2s时间内,篮球的加
2 2
65
速度 a m/s2 10m/s2 g,可见篮球所受阻力可忽略,因此篮球第一次反弹后上升到最高点过程中,篮
2 0.1
球的机械能守恒,篮球第一次落地的速度 v 6m/s,设第一次反弹上升的高度为h ,由机械能守恒定律有
1 1
1 5
mv2 mgh , 解得 h 1.5m, 选项D正确、选项C错误。
2 1 6 1 1
10.AD。把 R 看成电源内阻,把副线圈及变压器等效为外电阻、串联在原线圈中,开关S闭合后,外电阻变小,
原线圈电流增大,R 的电功率增大,选项A正确,选项B错误;设开关S断开时,变压器副线圈电流为I 、电
U I n 1
源电压为 U ,对理想变压器有 1 1 , 得变压器原线圈两端电压和电流分别为
I4R I n 4
1 2
I4R
U IR、I 4I,原线圈与电源回路满足 U U I R5IR, 设开关S闭合时,变压器副线圈电流为I'
1 4 1 1 1
I2R 9 9 I 9
,电阻 R 和 R 总电阻为2R ,同理可得 U 4I'R I'R, 得 5IR IR, , 因此开关S
1 2 4 2 2 I 10
P I24R 81
闭合前、后,该理想变压器的输出功率之比为 ,选项D正确,选项C错误。
P I22R 50
11.(6分)
(1)1.1(2分)
(2)9.7(2分)
第2页共5页(3)1.5(2分)
解析:
1
(1)取由O 到A 点,下落时间为0.04s,重力加速度约为10m/s²,由 h gt2 0.8cm0.50cm可知,第一段
2
OA 的时间间隔小于0.04s,因此不能直接用OC 的距离来计算 C 处的速度。匀变速直线运动的中间时刻速度等
x 11.302.55
于平均速度,可得小球运动到C 处的速度大小 v BD cm/s1.1m/s。
c 2T 20.04
h h h 1.55
(2)根据逐差法可得,重力加速度 g CD CB cm/s9.7m/s2。
T2 T2 0.042
(3)小球运动到 D 处的速度大小v v g·T 1.19.70.04 m/s 1.5m/s 。
b c
12.(10分)
(1)C(2分) E(2分)
(2)a (2分)
(3)3.78(3.76~3.79均可)(2分) 0.47(0.43~0.48均可) (2分)
解析:
(1) 若选阻值为 20 Ω的定值电阻,由闭合电路欧姆定律可得,电路中的电流最大约为
E 3.7
I A0.185A,使用电流表(量程0~0.6A)测量误差较大,因此定值电阻应选 2Ω,故选C;若选阻值范
R 20
围0~100Ω的滑动变阻器接入电路.侧操作困难、读数误差大,因此滑动变阻器应选阻值范围0~10Ω,故选E。
(2)电压表接在“a ”点相当于增加了电源内阻,可使测量时电压表变化范围大,操作方便,偶然误差小,也可
避免电压表超出量程。
(3) 由闭合电路欧姆定律,有 E U I R r ,得 U I R r E,, 由 U I 图像的截距可知,该
0 0
U 2.303.78
锂离子电池的电动势 E 3.78V , 斜率 R r 2.47; 解得该锂离子电池的内阻
0 0.60
I
r Q.47 。
13.(10分)
1
解:(1)该儿童刚到达滑梯倾斜部分底端时,损失的机械能 E mgh mv2 540J①(4分)
横 2 0
1
(2)该儿童在滑梯倾斜部分运动时,由动能定理有: mgh fx mv2, (1分)
2 0
②
取滑梯倾斜部分倾角为θ,其中滑动摩擦力 f mgcos (1分)③
斜面长xl/cos④(1分)
第3页共5页联立②③④式解得,该儿童与滑梯间的动摩擦因数0.45 ⑤
1
若该儿童滑到滑梯水平部分末端恰好静止,由动能定理有: 0 mv2 mgL (1分)
2 0
4 ⑥
联立⑤⑥可得:滑梯水平部分的最小长度 L (2分)
9
⑦
14.(13分)
1
解:(1)负离子经过加速电场时,由动能定理有: eU mv2 ①(2分)
2
mv2
负离子在磁场中做匀速圆周运动,有: eB ②(2分)
r
1 2mU
由①②式解得:负离子在匀强磁场中运动的半径 r ③(1分)
B e
质量为u 的负离子恰好在P点被离子接收器1接收,由几何关系得:
L
该负离子在磁场中运动的轨迹半径 r ④(1分)
1 2
2 2ueU
由③④式解得:该匀强磁场的磁感应强度 B ⑤(2分)
eL
(2)取负离子恰好从离子接收器1的下边缘Q点进入离子接收器1,由几何关系得:
25
4Lr 2 3L 2 r2, 得 r L ⑥(2分)
2 2 2 8
m r2 25 2
结合③④⑥得:离子接收器1能接收到的最大质量满足 1 2
u r2 4
1
2
25
即离子接收器1能接收到的最大质量: m u 39.06u 18u⑦(2分)
1 4
故质量为18u 的水分予进入该仪器后,会被离子接收器1接收(1分)
15.(18分)
解:(1) 小球在孔道竖直部分运动时,小球和物块在水平方向速度相等,到达孔道最高点时竖直速
度为0。设小球到达孔道最高点时速度为 V 、物块质量为 M ,小球从进入孔道至到达最高点过程中,
小球和物块组成的系统机械能守恒、水平方向动量守恒,以水平向右为正方向,有:
1 1
mv M m v ①(2分), mv2 M m v2 mg1.5R② (2分)
0 2 0 2
m
联立①②解得: v2 gR③,M ④ (1分)
2
(2) 小球从进入孔道到离开孔道过程中,小球和物块组成的系统机械能守恒、水平方向动
第4页共5页量守恒以水平向右为正方向,有:
1 1 1
mv my Mv ⑤(2分), mv2 mv2 Mv2⑥(2分)
0 1 2 2 0 2 1 2 2
4 1
解得: v v 4 gR,v v gR
2 3 0 1 3 0
⑦
即小球离开孔道时速度大小为 gR,方向与初速度相同,即水平向右(1分)
(3)小球和物块在水平方向仅在彼此作用力下运动,且小球和物块在水平方向所受合力大小相等由牛顿第二
m a
定律F ma ,且 M ,得 a 块 ⑧
球
2 2
a.小球从进入孔道至到达孔道最高点的过程中,在孔道圆弧部分运动的时间t₀内:
任意同一时刻,小球与物块在水平方向的瞬时速度分别为
a 1
v v a t,v a t, 且 a 块 , 得: v v v ⑨(1分)
球 0 球 块 块 球 2 球 0 2 块
该时间t 内,小球和物块的位移分别为
0
1 1
x v t v t v t,x v t, 得 x v t x ⑩(1分)
球 球 0 0 2 球 块 块 球 0 0 2 块
又由分析知,该时间t₀内,小球和物块的相对位移为 x x R⑪(1分)
球 块
2 v t R
联立⑩⑪解得: x 0 0 ⑫(1分)
块
3
b.小球离开孔道圆弧部分至到达孔道最高点过程中:
1
小球在竖直方向做竖直上抛运动,有: 1.5RR gt2⑬(1分)
2
该过程中,物块在水平方向做匀速直线运动,物块的位移 x' vt⑭(1分)
块
联立③⑬⑭解得: x' 2R⑮(1分)
块
4R
综上可知,小球到达孔道最高点时,物块移动的距离 x x x' 2t gR ⑯(1分)
块 块 0 3
第5页共5页