2024版高考物理復(fù)習(xí)：考前特訓(xùn) 考前熱身練 小綜合練(三)

小綜合練(三)1.(2023·江蘇南通市調(diào)研)1917年斯泰瓦和托爾曼發(fā)現(xiàn)加速轉(zhuǎn)動的金屬環(huán)中產(chǎn)生了電流。正離子被金屬晶格束縛相對金屬環(huán)靜止，而電子由于慣性相對金屬環(huán)運(yùn)動，正離子和電子的運(yùn)動共同產(chǎn)生電流。如圖所示，金屬環(huán)繞過圓心O且垂直于環(huán)平面的軸順時針轉(zhuǎn)動，則()A．若勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)中會產(chǎn)生恒定電流B．若勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速越大，圓環(huán)中電流越大C．若加速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)中有順時針方向電流D．若加速轉(zhuǎn)動，O處的磁場方向垂直紙面向外答案C解析若勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)中的正離子和電子的相對位置不會變化，不會產(chǎn)生電流，故A、B錯誤；若加速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)中正離子被金屬晶格束縛相對金屬環(huán)靜止，而電子由于慣性相對金屬環(huán)運(yùn)動即逆時針運(yùn)動，根據(jù)正電荷的定向移動方向為電流方向，負(fù)電荷的運(yùn)動方向為電流的反方向可知有順時針方向電流，故C正確；根據(jù)右手螺旋定則可知，若加速轉(zhuǎn)動，O處的磁場方向垂直紙面向里，故D錯誤。2.(2023·江蘇南通市期末)如圖所示，OO′右側(cè)空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，面積為S的金屬線框adcb與電壓表接觸良好，線框繞OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則電壓表示數(shù)為()A.eq\f(BSω,2)B.eq\f(BSω,\r(2))C．BSωD．0答案A解析若OO′左右兩側(cè)空間均有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且有一個阻值為R電阻組成閉合回路，回路中感應(yīng)電動勢的峰值Em＝BSω，電動勢的有效值為E有效＝eq\f(BSω,\r(2))，在如圖所示的磁場中，線框繞OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，只有半個周期產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，設(shè)電壓表的示數(shù)為UV，即此時感應(yīng)電動勢的有效值E有效′，仍假設(shè)有一個阻值為R的電阻與線框組成閉合回路。設(shè)周期為T，eq\f(\f(BSω,\r(2))2,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(E有效′2,R)×T，得E有效′＝eq\f(BSω,2)，電壓表示數(shù)為UV＝eq\f(BSω,2)，故選A。3.如圖所示，絕緣細(xì)圓環(huán)固定在絕緣水平面上，圓心位于O點(diǎn)，a、b將圓環(huán)二等分，c、d將圓環(huán)上半部分三等分。上半圓環(huán)上均勻分布著正電荷，下半圓環(huán)上均勻分布著等量負(fù)電荷。取走劣弧cd段后圓心O處電場強(qiáng)度大小為E1，取走劣弧ac和db段后圓心O處電場強(qiáng)度大小為E2，則E1∶E2為()A．1∶1 B．1∶2C．1∶eq\r(2) D．1∶eq\r(3)答案A解析將帶負(fù)電荷的下半圓環(huán)三等分，由對稱性可知，六部分圓環(huán)在O點(diǎn)處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小均相等，可將圓環(huán)的六個部分看成六個點(diǎn)電荷，如圖所示。設(shè)六個等效點(diǎn)電荷在圓心處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小均為E，由平行四邊形定則可知，圓心O處的電場強(qiáng)度大小為4E，取走劣弧cd段后圓心處電場強(qiáng)度大小為E1，又劣弧cd段在圓心O處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為E，則有E1＝3E。劣弧ac、db段在圓心O處的合電場強(qiáng)度大小為E，則移走這兩段圓環(huán)后，圓心O處的電場強(qiáng)度大小為E2＝3E，則E1∶E2＝1∶1，A正確。4．某同學(xué)將一定質(zhì)量的氣體封閉在導(dǎo)熱性能良好的注射器內(nèi)，注射器通過非常細(xì)的導(dǎo)氣管與壓強(qiáng)傳感器相連，將整套裝置置于恒溫水池中。開始時，活塞位置對應(yīng)刻度數(shù)為“8”，測得壓強(qiáng)為p0?；钊徛龎嚎s氣體的過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)氣管連接處有氣泡產(chǎn)生時，立即進(jìn)行氣密性加固。繼續(xù)緩慢壓縮氣體，當(dāng)活塞位置對應(yīng)刻度數(shù)為“2”時，停止壓縮，此時壓強(qiáng)為eq\f(4,3)p0。則該過程中()A．泄漏氣體的質(zhì)量為最初氣體質(zhì)量的eq\f(2,3)B．氣泡在上升過程中內(nèi)部氣體壓強(qiáng)變大C．在壓縮氣體的過程中，氣體分子的平均動能變大D．注射器內(nèi)存留氣體的內(nèi)能不變答案A解析對于被封閉氣體，如沒有泄露氣體，等溫變化時，由玻意耳定律p0·8lS＝eq\f(4,3)p0·xlS，解得x＝6則泄露氣體的質(zhì)量與最初氣體質(zhì)量之比為Δm∶m＝ΔV∶V＝2∶3，故A正確；氣泡在上升過程，內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)逐漸減小，故B錯誤；注射器導(dǎo)熱性能良好，在壓縮氣體的過程中，氣體溫度不變，所以氣體分子的平均動能不變，故C錯誤；注射器內(nèi)存留氣體的溫度不變，分子平均動能不變，但分子數(shù)目減少，則注射器內(nèi)存留氣體的內(nèi)能減少，故D錯誤。5.(2023·江蘇南京市第二十九中學(xué)階段練習(xí))如圖所示，一長方形木板放置在水平地面上，在木板的上方有一條狀豎直擋板，擋板的兩端固定于水平地面上，擋板跟木板之間并不接觸。現(xiàn)在有一個方形物塊在木板上沿?fù)醢逡阅骋凰俣冗\(yùn)動，同時木板以相同大小的速度向左運(yùn)動，木板的運(yùn)動方向與豎直擋板垂直，已知物塊跟豎直擋板和水平木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2，重力加速度為g，物塊的質(zhì)量為m，為讓方形物塊沿圖示方向勻速運(yùn)動，需要對物塊沿?fù)醢宸较蚴┘油屏Γ瑒t推力F的大小為()A.eq\f(\r(2),2)μ1μ2mg＋eq\f(\r(2),2)μ2mg B.eq\f(\r(2),2)μ1μ2mgC．μ2mg D.eq\f(\r(2),2)μ2mg答案A解析設(shè)物塊沿?fù)醢宸较虻乃俣葹関1，與木板的相對速度為v2，物塊相對于木板的運(yùn)動方向如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得tanθ＝eq\f(v2,v1)＝1，可得θ＝45°木板對物塊的摩擦力Ff2方向與v合方向相反，擋板對物塊的支持力大小FN1＝Ff2sinθ，其中Ff2＝μ2mg，則擋板對物塊的摩擦力大小為Ff1＝μ1FN1，聯(lián)立可得Ff1＝eq\f(\r(2),2)μ1μ2mg對物塊沿v1方向根據(jù)平衡條件得F＝Ff1＋Ff2cos45°＝eq\f(\r(2),2)μ1μ2mg＋eq\f(\r(2),2)μ2mg，故A正確，B、C、D錯誤。6.某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)提出了一種運(yùn)輸管道設(shè)想，如圖所示，沿地球某一橫截面(過球心)的一條弦鋪設(shè)一光滑管道，管道兩端分別在甲地和乙地。裝有貨物的小車從甲地以某一初速度開始運(yùn)動，經(jīng)過管道運(yùn)動到乙地。地球可看成質(zhì)量分布均勻的球體，已知質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零。不考慮地球自轉(zhuǎn)，不考慮小車自身的動力，下列說法正確的是()A．小車的加速度先減小后增大再減小再增大B．小車的加速度始終大于零C．在運(yùn)動的過程中，貨物對小車的壓力先減小后增大D．在運(yùn)動的過程中，貨物對小車的摩擦力始終為零答案D解析設(shè)地球的密度為ρ0，裝有貨物的小車的質(zhì)量為m，弦(甲、乙連線)的中點(diǎn)為O′點(diǎn)，O′點(diǎn)到地球球心的距離為h，當(dāng)小車運(yùn)動到距O′點(diǎn)x處時，小車到地心的距離為r＝eq\r(x2＋h2)，所受萬有引力大小為F＝eq\f(4,3)πρ0Gmr，萬有引力沿弦方向的分力大小為F分＝Fsinθ，其中sinθ＝eq\f(x,r)，則F分＝eq\f(4,3)πρ0Gmx，由牛頓第二定律可知，小車的加速度大小與其到O′點(diǎn)的距離成正比，在O′點(diǎn)小車受到的萬有引力最小，加速度大小為零，速度最大，A、B錯誤；在運(yùn)動的過程中，管道對小車的作用力FN＝Fcosθ＝eq\f(4,3)πρ0Gmh，始終不變，同理可知，小車與貨物之間的壓力也不變，C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可知在運(yùn)動的過程中，貨物對小車的摩擦力為零，D正確。7．(2022·江蘇卷·11)小明利用手機(jī)測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗場景如圖甲所示，他將一根木條平放在樓梯臺階邊緣，小球放置在木條上，打開手機(jī)的“聲學(xué)秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開后、小球下落撞擊地面，手機(jī)接收到鋼尺的擊打聲開始計時，接收到小球落地的撞擊聲停止計時，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時間間隔t，多次測量不同臺階距離地面的高度h及對應(yīng)的時間間隔t。(1)現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實驗中應(yīng)當(dāng)選用________________________________。A．鋼球B．乒乓球C．橡膠球(2)用分度值為1mm的刻度尺測量某級臺階高度h的示數(shù)如圖乙所示，則h＝________cm。(3)作出2h－t2圖線，如圖丙所示，則可得到重力加速度g＝________m/s2。(4)在圖甲中，將手機(jī)放在木條與地面間的中點(diǎn)附近進(jìn)行測量，若將手機(jī)放在地面A點(diǎn)，設(shè)聲速為v，考慮擊打聲的傳播時間，則小球下落時間可表示為t′＝________(用h、t和v表示)。(5)有同學(xué)認(rèn)為，小明在實驗中未考慮木條厚度，用圖像法計算的重力加速度g必然有偏差。請判斷該觀點(diǎn)是否正確，簡要說明理由__________________________________________。答案(1)A(2)61.20(3)9.52(4)t＋eq\f(h,v)(5)不正確，理由見解析解析(1)為了減小空氣阻力等誤差影響，應(yīng)該選用材質(zhì)密度較大的小鋼球，故選A。(2)刻度尺的分度值為1mm，估讀到分度值的下一位，由題圖可知h＝61.20cm。(3)根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2可知eq\f(2h,t2)＝g，故在2h－t2圖像中斜率表示重力加速度，則根據(jù)圖線有g(shù)＝eq\f(3.26－0.50,0.35－0.06)m/s2≈9.52m/s2(4)下落過程中聲音傳播的時間為t0＝eq\f(h,v)則小球下落的時間為t′＝t＋t0＝t＋eq\f(h,v)(5)設(shè)木條厚度為H，臺階距離地面的高度為h1時的時間為t1，高度為h2(h2>h1)時的時間為t2；則根據(jù)前面的分析有g(shù)＝eq\f(2h2＋H－2h1＋H,t22－t12)＝eq\f(2h2－h(huán)1,t22－t12)可知與H無關(guān)。8.(2023·江蘇鎮(zhèn)江市三模)如圖所示，一個處于光滑水平面的彈簧振子，O點(diǎn)是其平衡位置，振子質(zhì)量為m，彈簧勁度系數(shù)為k，其振動周期為T＝2πeq\r(\f(m,k))，振子經(jīng)過O點(diǎn)的速度為v，在O點(diǎn)正上方有一質(zhì)量為m的物體自由下落，恰好落在振子上，并與振子粘在一起振動。(1)求物體落在振子上后，振子經(jīng)過O點(diǎn)的速度大小；(2)以物體落在振子上為t＝0時刻，求振子到達(dá)最左端的時刻。答案(1)eq\f(1,2)v(2)eq\f(1＋4Nπ,2)eq\r(\f(2m,k))(N＝0,1,2,3…)或eq\f(3＋4Nπ,2)eq\r(\f(2m,k))(N＝0,1,2,3…)解析(1)振子與物體碰撞過程中水平方向動量守恒mv＝2mv共，解得物體落在振子上后，振子經(jīng)過O點(diǎn)的速度大小v共＝eq\f(1,2)v(2)彈簧振子周期T＝2πeq\r(\f(2m,k))，振子第一次到達(dá)最左端的時刻可能為t1＝eq\f(π,2)eq\r(\f(2m,k))，t2＝eq\f(3π,2)eq\r(\f(2m,k))，振子第N次達(dá)到最左端的時刻可能為t1′＝eq\f(1＋4Nπ,2)eq\r(\f(2m,k))(N＝0,1,2,3…)t2′＝eq\f(3＋4Nπ,2)eq\r(\f(2m,k))(N＝0,1,2,3…)9．(2023·江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)波蕩器是利用同步輻射產(chǎn)生電磁波的重要裝置，它能使粒子的運(yùn)動軌跡發(fā)生扭擺。其裝置簡化模型如圖所示，n個互不重疊的圓形勻強(qiáng)磁場沿水平直線分布，半徑均為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均相同，方向均垂直紙面，相鄰磁場方向相反、間距相同，初始時磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。一重力不計的帶正電粒子，從靠近平行板電容器P板處由靜止釋放，P、Q極板間電壓為U，粒子經(jīng)電場加速后平行于紙面從A點(diǎn)射入波蕩器，射入時速度與水平直線夾角為θ，θ在0～30°范圍內(nèi)可調(diào)。(1)若粒子入射角θ＝0，粒子恰好能從O1點(diǎn)正下方離開第一個磁場，求粒子的比荷k；(2)若粒子入射角θ＝30°，調(diào)節(jié)AO1的距離d、磁場的圓心間距D和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可使粒子每次穿過水平線時速度與水平線的夾角均為30°，最終通過同一水平線上的F點(diǎn)，A到F的距離為L＝2eq\r(3)nR，求D的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大??；(3)在第(2)問的情況下，求粒子從A運(yùn)動到F的時間。答案(1)eq\f(2U,R2B02)(2)2eq\r(3)Req\f(\r(3),3)B0(3)(1＋eq\f(\r(3)π,6))eq\f(nR2B0,U)解析(1)設(shè)粒子經(jīng)電場加速后速度為v，根據(jù)動能定理可得qU＝eq\f(1,2)mv2由幾何關(guān)系可知粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)半徑為R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得qvB0＝eq\f(mv2,R)聯(lián)立解得粒子的比荷為k＝eq\f(q,m)＝eq\f(2U,R2B02)(2)粒子的軌跡如圖所示由幾何關(guān)系可得