1．气体实验

用如图所示装置进行“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验。

 

1．本实验中，压强传感器______。

A．需要调零                         B．不需要调零

 

2．能反映缓慢压缩气体过程中的 p–1/V 图是______。

 

3．甲乙两位同学通过实验在 p–V 图像中分别得到两条双曲线，如图所示。两人实验均操作无误，产生该情况的原因可能是______。

A．甲同学推注射器比乙快

B．乙同学推注射器比甲快

C．甲同学注射器内的封闭气体质量比乙大

D．乙同学注射器内的封闭气体质量比甲大

【答案】

1．B

2．C

3．D

 

2．电动机

电动机是把电能转化为机械能的装置。

 

1．下列表示电动机图形符号的是______。

 

2．某电动机的原理如图所示。可绕 OOʹ 轴转动的正方形导线框abcd静止于匀强磁场中，磁场方向与 OOʹ 轴垂直且与线框平面平行。某时刻起，线框内通以图示方向的电流。

（1）线框将______。（沿OʹO观察）

A．顺时针转动                                              B．逆时针转动

（2）线框转过 90° 位置时，ad 边所受安培力为 F，速度为 v，则______。

A．F = 0，v = 0                                             B．F ≠ 0，v = 0

C．F = 0，v ≠ 0                                             D．F ≠ 0，v ≠ 0

（3）若磁场的磁感应强度为 B，线框的边长为 L，电流强度为 I，则线框转过 90° 的过程中，安培力对线框做的功为______。

 

3．为控制电动机的工作范围，小金设计了如图所示装置。电动机可带动大齿轮在水平面内绕 OO′ 轴转动，OO′ 轴下端与水平金属杆 OA 连接，OA 杆可随 OO′ 轴一起转动，杆的另一端与两个水平放置的 1/4 圆弧金属 MN、PQ 接触，且在图示初始位置和虚线位置仅与一个圆弧接触。开关 S 接到 1 位置，OA 杆将顺时针转动（沿 O′O 观察）。设在电动机通电（断电）后，大齿轮立刻匀速转动（停止不动）。

（1）该装置可控制大齿轮______。

A．双向转动，单次转动角度不超过 90°

B．单向转动，单次转动角度不超过 90°

C．双向转动，单次转动角度可超过 90°

D．单向转动，单次转动角度可超过 90°

（2）若该电动机的输出功率是 100 W，这表明该电动机工作时______。

A．每秒消耗 100 W 电能                             B．每秒对外做 100 W 功

C．每秒消耗 100 J 电能                                       D．每秒对外做 100 J 功

（3）两个电源的电动势均为 E、内阻不计，定值电阻阻值为 R，不计其它电阻。电动机转动时的电功率为 P，已知电动机两端电压 U > E/2，则 U = ______。

【答案】

1．C

2．（1）A       （2）D   （3）BIL²

3．（1）A       （2）D   （3）\(\frac{1}{2}\)（E + \(\sqrt {{E^2} - 4PR} \)）

 

3．周期性变化

某些现象或物理量在一定范围内会随时间按照一定的周期进行重复变化。

 

1．弹簧振子做简谐运动的周期为 T，则振子加速度的变化周期为______。

A．\(\frac{1}{4}\)T                           B．\(\frac{1}{2}\)T                           C．T                               D．2T

 

2．在如图（a）所示的 LC 振荡电路中，电流随时间周期性变化的规律如图（b）所示，在 t₁ 时刻______。

A．电场能和磁场能都最大

B．电场能和磁场能都为零

C．电场能最大，磁场能为零

D．电场能为零，磁场能最大

 

3．将阻值为 5 Ω 的电阻接在交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。电阻两端电压的表达式为 u = ______V，电阻在 1 s 内消耗的电能为______J。

 

4．天文学家通过微小星光光谱的周期性偏移发现了行星“GJ251c”。已知“GJ251c”绕红矮星运动的轨道半径约为 0.2 AU（日地距离为 1 AU），该红矮星质量约为太阳质量的 0.36 倍，则“GJ251c”绕红矮星运动的周期约为______。

A．9 天                          B．32 天                         C．54 天                        D．124 天

【答案】

1．C

2．D

3．10\(\sqrt 2 \)cos(100πt)，20

4．C

 

4．冰壶运动

冰壶运动是在水平冰面上进行的体育项目。

 

1．（多选）冰壶的主要成分是由石英等矿物组成的花岗岩。石英属于晶体，它______。

A．有固定的熔点         B．有规则的几何形状         C．物理性质表现为各向同性

 

2．某次训练时，运动员对质量为 19.5 kg 的冰壶施加与水平方向夹角为 37° 的推力 F 作用，如图所示。冰壶由静止起开始做匀加速运动，运动 12 m 后撤去 F，冰壶在冰面上继续滑行 18 m 后停下。已知冰壶与冰面的动摩擦因数为 0.02，取 sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。

 

（1）（计算）求撤去 F 时冰壶的速度大小及推力 F 的大小。

（2）若冰壶滑行一段时间后以 0.5 m/s 的速度与对方静止的冰壶发生正面碰撞，碰撞后以 0.1 m/s 的速度沿原方向继续滑行。两冰壶质量相等。

①碰撞过程中，对方冰壶所受弹力的冲量大小为______N·s。

②两冰壶的碰撞属于______。

A．弹性碰撞                 B．非弹性碰撞

【答案】

1．AB

2．（1）v = 2.66 m/s

F = 12.13 N

（2）①7.8     ②B

 

5．流式细胞仪

流式细胞仪是一种对不同类型的细胞进行分类收集的装置。其主要原理是：将待测定细胞分散在液滴中，通过激光检测信号来判断细胞是否需要被分离，对需要分离的细胞液滴充电，带电液滴通过静电场发生偏转，从而实现细胞的分类收集。

 

1．流式细胞仪内常用的激光器是氩离子激光器，它主要发出绿光和蓝光。

（1）如图为绿光从空气射入半圆形玻璃砖再从玻璃砖射入空气的光路图，O 为半圆形砖的圆心。下列情况中可能发生的是______。

（2）下图为绿光或蓝光通过单缝或双缝所呈现的图样，其中属于绿光干涉图样的是______。

（3）用波长为 λ 的蓝光做光电效应实验，被照射金属的逸出功为 W，则蓝光对应的遏止电压为______。（普朗克常量为 h，元电荷为 e，真空中光速为 c）

 

2．流式细胞仪的分选功能是由细胞分选器来完成的。如图所示，间距为 d、长为 L 的平行电极板间存在水平方向的匀强电场，电场强度大小为 E。使一质量为 m 的含细胞液滴带上正电，电荷量为 q，液滴以速度 v₀ 从两极板上方竖直向下进入电场，从点 P 离开电场。不计液滴重力、空气阻力以及边缘效应。

（1）若两极板所构成电容器的电容为 C，该电容器所带电荷量为______。

（2）（计算）求液滴离开电场时偏转的距离 x 及其在点 P 位置时的速度 v。

（3）（计算）若电极板下方存在垂直纸面方向的匀强磁场，液滴运动到电极板下方 h 处的收集管时，速度方向恰好竖直向下，求该磁场的磁感应强度 B。

【答案】

1．（1）C       （2）A   （3）\(\frac{{hc}}{{\lambda e}}\) − \(\frac{W}{e}\)

2．（1）CEd

（2）x = \(\frac{{qE{L^2}}}{{2mv_0^2}}\)

v = \(\sqrt {v_0^2 + \frac{{{q^2}{E^2}{L^2}}}{{{m^2}v_0^2}}} \)

tanθ = \(\frac{{qEL}}{{mv_0^2}}\)

（3）B = \(\frac{{EL}}{{{v_0}h}}\)

磁场方向垂直纸面向外

 

6．自行车

小金同学骑自行车上学，骑行过程中车轮与地面间不打滑。

 

1．如图，小金所骑自行车的链轮、飞轮和车轮的半径分别为R₁、R₂、R₃。

（1）A、B 分别为链轮和飞轮边缘上的点，则 A、B 两点的角速度大小之比为______。

（2）若踏板转动的角速度为 ω，则自行车前行的速度大小为______。

 

2．小金用一根细绳将水杯悬挂在自行车车把上，他骑车沿平直公路做匀减速直线运动的过程中，水杯的受力示意图可能是______。

 

3．小金到学校后将自行车停在路边，车轮胎容积保持不变。

（1）随着环境温度升高，车胎内的气体______。

A．对外界放热                                     B．所有分子的运动速率都变大

C．对外界做正功                                  D．速率大的分子所占比例变大

（2）环境温度为 17°C 时，车胎内气体的压强为 p，则环境温度为 27°C 时，车胎内气体的压强为______。

 

4．为了提高傍晚回家骑行的安全性，小金设计了一种“闪烁”装置。如图，车轮金属圈与轮轴之间均匀地连接3根长均为 L = 0.4 m 的金属条，每根金属条中间都串接一个阻值 R = 0.2 Ω 的小灯，金属条与金属圈构成闭合回路。车架上固定磁铁，可形成以轮轴为圆心的扇形匀强磁场区域，磁感应强度 B = 0.4 T，方向垂直纸面向外。不计其他电阻。

（1）（论证）车轮以角速度 ω 转动时，证明金属条切割磁感线所产生的感应电动势为 E = \(\frac{1}{2}\)BωL²。

（2）磁场区域的圆心角为 30°，车轮转动的角速度为 3π rad/s。小金在水平路面骑行，假设人对自行车做的功仅用于克服空气阻力和发电阻力。

①金属条 OA 进入磁场时，OA 中感应电流的方向为______，大小为______A。

②（计算）无风时小金克服空气阻力的功率为 18 W。车轮转动一圈，小金需要对自行车做多少功？

【答案】

1．（1）R₂∶R₁      （2）ω

2．B

3．（1）D       （2）\(\frac{30}{29}\)p

4．（1）金属条 OA 在 Δt 时间内扫过的面积为 ΔS = \(\frac{1}{2}\)θL² = \(\frac{1}{2}\)ωL²Δt

磁通改变量 ΔΦ = BΔS = \(\frac{1}{2}\)BωL²Δt

根据法拉第电磁感应定律得到 E = N\(\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}\) = \(\frac{1}{2}\)BωL²

（2）①O→A，1

（3）W =  12.05 J