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综合提升检测卷(四)
(时间:75分钟　分值:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.一自动驾驶汽车刹车过程中的位移—时间图像如图所示。若刹车过程可以视为匀变速直线运动,则刹车过程中的加速度大小和开始刹车时的速度大小分别是(　　)
A.4 m/s2,12 m/s B.4 m/s2,16 m/s
C.3 m/s2,12 m/s D.3 m/s2,16 m/s
2.高空“蹦极”是勇敢者的游戏。蹦极运动员将弹性长绳(质量忽略不计)的一端系在双脚上,另一端固定在高处的跳台上,运动员无初速度地从跳台上落下。若不计空气阻力,则(　　)
A.弹性绳刚伸直时,运动员开始减速
B.整个下落过程中,运动员的机械能一直在减小
C.整个下落过程中,重力对运动员所做的功大于运动员克服弹性绳弹力所做的功
D.弹性绳从伸直到最低点的过程中,运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大
3.2024年4月25日我国成功发射神舟十八号载人飞船,飞船进入预定轨道后,在6.5 h内实现与中国空间站自主交会对接,我国该技术处于国际领先水平。已知飞船变轨前和空间站都在各自轨道绕地球做匀速圆周运动,飞船轨道半径略小于空间站轨道半径。下列说法正确的是(　　)
A.神舟飞船的发射速度大于第二宇宙速度
B.变轨前神舟飞船的动能一定比空间站的动能大
C.变轨前神舟飞船做圆周运动的周期比空间站做圆周运动的周期大
D.变轨前神舟飞船做圆周运动的线速度比空间站做圆周运动的线速度大
4.一列在均匀介质中沿x轴传播的简谐横波t=0时的波形如图所示,已知质点b运动的加速度正在减小,质点a从t=0到t=3 s时间内运动的路程为60 cm,下列说法正确的是(　　)
A.波沿x轴正向传播
B.波速v=1 m/s
C.t=3 s时,x=4 m处的质点沿x轴向左运动3 m
D.质点a与x=6 m处的质点振动情况总是相反
5.氘核H可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式H→He+H+n+43.15 MeV表示。海水中富含氘,已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022 个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV=1.6×10-13 J,则M约为(　　)
A.40 kg B.100 kg
C.400 kg D.1 000 kg
6.如图所示为研究光电效应的装置,当分别利用波长为2λ、λ的单色光照射锌板时,从锌板表面逸出的光电子的最大初速度之比为1∶3,电流计的示数均不为零。已知单色光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h。则(　　)
A.锌板的极限频率为
B.用波长为2λ的光照射锌板时,电流计的示数较大
C.用波长为3λ的单色光照射锌板时,能从锌板表面逸出光电子
D.用波长为2λ、λ的单色光分别照射锌板时,二者遏止电压之比为1∶9
7.如图所示,带电粒子A、B所带电荷量qA、qB之比为1∶2,带电粒子A、B以相等的速度v0从平行板电容器左侧同一点射入电场,沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D两点,O为下极板左侧端点,若OC=CD,忽略粒子所受重力的影响,则(　　)
A.A、B在电场中运动的时间之比为1∶4
B.A、B运动的加速度大小之比为1∶2
C.A、B的质量之比为1∶8
D.A、B均带负电
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8.如图所示,一定量的理想气体从状态a(p0,V0,T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程,下列说法正确的是(　　)
A.ab过程中,气体始终吸热
B.ca过程中,气体始终放热
C.ca过程中,气体对外界做功
D.bc过程中,气体的温度先降低后升高
9.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)
A.t=0.01 s时穿过线框的磁通量最小
B.该线框转动的角速度大小为π rad/s
C.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22sin(100πt)V
D.线框平面与中性面的夹角为45°时,电动势瞬时值为22 V
10.如图,大量的甲、乙两种离子初速度均为零,经相同电压加速后,从宽度为L的狭缝中垂直射入匀强磁场中。已知从狭缝右边缘入射的离子分别打在底片上的a、b两点。甲离子和乙离子的电荷量相同,甲的质量比乙大,这两种离子打到底片的区域恰好不重叠,离子重力及离子间的相互作用力均不计。下列说法正确的是(　　)
A.从狭缝右边缘入射后打在a点的为甲离子
B.底片上有离子打到的区域长度为2L
C.若增大加速电压,则甲、乙离子打到底片上有重叠
D.若增大磁感应强度,则甲、乙离子打到底片上有重叠
三、非选择题(本题共5小题,共54分。)
温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注
11.(7分)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律,实验装置如图所示。
(1)实验室有两组滑块装置。甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架,乙组两个滑块的碰撞端面分别装上撞针和橡皮泥。若要求碰撞过程动能损失最小,应选择　　　　组的实验装置(选填“甲”或“乙”)。
(2)安装好气垫导轨和光电门,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,给滑块一初速度,使它从轨道右端向左运动,发现滑块通过光电门2的时间小于通过光电门1的时间。为使实验结果准确,后续的操作是　　　　。
A.调节旋钮使气垫导轨的左端升高
B.调节旋钮使气垫导轨的左端降低
C.将光电门1向左侧移动
D.将光电门2向右侧移动
(3)用天平测得滑块A、B的质量(均包括遮光条)分别为mA、mB调整好气垫导轨后,将滑块A向左弹出,与静止的滑块B发生碰撞,此过程可视为弹性碰撞,与光电门1相连的计时器显示的挡光时间为Δt1,与光电门2相连的计时器显示的先后挡光时间为Δt2和Δt3。从实验结果可知两滑块的质量满足mA　　　　(1分)mB(选填“>”“<”或“=”);滑块A、B碰撞过程中满足表达式　　　　　　　　(用所测物理量的符号表示,遮光条宽度相同),则说明碰撞过程中动量守恒。
12.(9分)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(约为60 Ω),实验室可提供如下器材。
电源E(电动势4 V,内阻忽略不计)
电流表A1(量程0~15 mA,内阻为50 Ω)
电流表A2(量程0~200 mA,内阻约为0.5 Ω)
电压表V1(量程0~3 V,内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程0~15 V,内阻约15 kΩ)
滑动变阻器R(阻值范围0~10 Ω)
定值电阻R1(阻值为5Ω)
定值电阻R2(阻值为20 Ω)
开关S、导线若干
甲
(1)某同学直接选择了电压表V1和电流表A2用伏安法测电阻,他采用如图甲所示的电路将电压表接在OP之间和OQ之间分别读出了两组不同的U和I的示数,则该同学应将电压表连在　　　　(1分)(填“OP”或“OQ”)之间,测量的结果更接近待测电阻的真实值,且测量值比真实值略　　　　(1分)(填“大”或“小”)。
(2)另一同学根据实验室提供的器材设计了能比较精确地测量该电阻Rx的实验方案,电表读数尽量在量程的以上,则他选的电流表是　　　　(1分),该电流表　　　　(1分)(填“需要”或“不需要”)改装,选的电压表是　　　　　　(1分)(填器材的字母代号)。
(3)在图乙虚线框中画出测量Rx阻值的完整电路图,并在图中标明器材的字母代号。(2分)
(4)调节滑动变阻器接入电路的阻值,当电压表的示数为2.00 V时,电流表的指针所指刻度如图丙所示,可读出电流表的示数是　　　　(1分)mA,则待测电阻Rx的阻值为　　　　(1分)Ω(结果保留1位小数)。
13.(10分)如图所示,上端开口的光滑圆柱形绝热汽缸竖直放置,在距缸底h=0.5 m处有体积可忽略的卡环a、b。质量m=5 kg、截面积S=25 cm2的活塞搁在a、b上,将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。开始时缸内气体的压强等于大气压强,温度为T0=300 K。现通过内部电热丝缓慢加热汽缸内气体,直至活塞离开a、b缓慢上升Δh=0.1 m,已知大气压强p0=1×105 Pa,g取10 m/s2。求:
(1)(6分)当活塞缓慢上升Δh时(活塞未滑出汽缸)缸内气体的温度T;
(2)(4分)若全过程电阻丝放热45 J,求气体内能的变化量ΔU。
14.(12分)如图所示,用一轻弹簧将物块Q和地面相连,处于静止状态。物块P从Q的正上方h处由静止释放,P、Q相碰(时间很短)后立即以相同的速度向下压缩弹簧(P、Q不粘连)。P的质量为m,Q的质量为βm(β=1,2,3,…),弹簧的劲度系数为k,弹簧的形变量为x时,弹性势能Ep=kx2。空气阻力不计,PQ运动过程中弹簧始终未超过弹性限度。求:
(1)(6分)P自h高处落下与Q碰撞后瞬间的共同速度v共,此过程中损失的机械能ΔE;
(2)(6分)若取m=0.10 kg,h=0.80 m,k=75 N/m,重力加速度g=10 m/s2,则当β取何值时P与Q碰撞后始终以共同的速度运动。
15.(16分)如图所示,整个区域内有竖直向下的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小B=0.5 T,两根间距为L=0.5 m、半径为R=2 m的光滑四分之一竖直圆弧金属导轨等高平行放置(底端切线水平),顶端连接阻值为r=0.4 Ω的电阻。长为L、质量为m=0.2 kg、阻值为r1=0.1 Ω的金属棒在合力F(除重力、安培力以外的所有力)作用下从导轨顶端ab处以恒定速率v=4 m/s下滑,整个过程中金属棒与导轨接触良好,且始终与导轨垂直。导轨电阻忽略不计,重力加速度为g=10 m/s2。求:
(1)(4分)金属棒运动到cd处时两端的电压U;
(2)(5分)金属棒从导轨顶端ab处运动至圆弧的中间位置的过程,通过电阻r的电荷量q;
(3)(7分)金属棒从导轨顶端ab处运动至cd处的过程,电流的有效值I有和力F做的功W。
综合提升检测卷(四)
1.A　[由题图可知刹车共经历3 s,位移为18 m,将自动驾驶汽车的刹车过程逆向看为初速度为零的匀加速直线运动,则有x=at2,解得加速度大小a=4 m/s2,开始刹车时的速度大小v=at=12 m/s,A正确。]
2.D　[弹性绳刚伸直到弹性绳弹力等于重力之前,重力大于弹性绳弹力,运动员处于加速状态,A错误;运动员从跳台跳下到弹性绳刚伸直过程中,只受重力,运动员的机械能守恒,B错误;下落到最低点时,运动员速度为0,整个下落过程中重力对运动员所做的功等于运动员克服弹性绳弹力所做的功,C错误;弹性绳从伸直到最低点的过程中,运动员和弹性绳组成的系机械能守恒,运动员先加速后减速到0,所以运动员的动能先增大后减小,则运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大,D正确。]
3.D　[神舟飞船(绕地人造卫星)的发射速度大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度,A错误;由于神舟飞船与空间站的质量未知,所以无法判断两者动能的大小关系,B错误;
=]
4.B　[质点b在t=0时运动的加速度减小,说明质点b正向平衡位置运动,故波沿x轴负向传播,故A错误;由质点a从t=0到t=3 s时间内运动的路程为60 cm知,波的周期T=4 s,故波速v==1 m/s,故B正确;t=3 s时,机械波向左传播3 m,质点并不随波迁移,故C错误;质点a与x=6 m处的质点平衡位置间的距离不等于半波长的奇数倍,故不是反相点,故D错误。]
5.C　[结合核反应方程知,1 kg海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E=×43.15×1.6×10-13 J≈1.15×1010 J,根据题意得M=M0=×1 kg≈400 kg,故A、B、D项错误,C项正确。]
6.D　[波长为2λ、λ的单色光的能量分别为E1=,E2=,由爱因斯坦光电效应方程可知Ekm1=-W0,Ekm2=-W0,又由逸出光电子的最大初速度之比为1∶3,知光电子的最大初动能之比为1∶9,由以上可解得W0=,所以ν0==,A错误;电流计的示数与光电流的大小有关,单位时间内逸出的光电子数目越多,光电流越大,而单位时间内逸出的光电子数与光的强度有关,由于光的强度关系未知,B错误;波长为3λ的单色光的频率为ν=<,因此该光不能使锌板产生光电效应现象,即不能从锌板表面逸出光电子,C错误;由公式eUc=Ekm可得Uc=,即二者遏止电压之比为1∶9,D正确。]
7.C　[带电粒子A、B以相等的速度v0从平行板电容器左侧同一点射入电场,水平方向有xOC=v0tA,xOD=v0tB,可得A、B在电场中运动的时间之比为tA∶tB=xOC∶xOD=1∶2,故A错误;在电场方向根据运动学公式有y=aA,y=aB,可得A、B运动的加速度大小之比为aA∶aB=∶=4∶1,故B错误;根据牛顿第二定律有aA=,aB=,带电粒子所受的电场力为FA=qAE,FB=qBE,可得A、B的质量之比为mA∶mB=1∶8,故C正确;带电粒子A、B都向负极板运动,可知A、B均带正电,故D错误。]
8.AB　[由理想气体的p-V图像可知,理想气体经历ab过程,体积不变,则W=0,而压强增大,由=C可知,理想气体的温度升高,则内能增大,由ΔU=Q+W可知,气体一直吸热,故A正确;理想气体经历ca过程为等压压缩,则外界对气体做功W>0,由=C知温度降低,即内能减少ΔU<0,由ΔU=Q+W可知,Q<0,即气体放热,故B正确,C错误;由=C可知,p-V图像上某点的横纵坐标的乘积反映温度,b状态和c状态积相等,而中间状态横、纵坐标的乘积更大,故bc过程的温度先升高后降低,故D错误。]
9.CD　[由图像知t=0.01 s时,感应电动势为零,则穿过线框的磁通量最大,故A错误;该线框转动的角速度大小为ω==100π rad/s,故B错误;当t=0时,电动势为零,线框平面与磁场方向垂直,故该交变电动势的瞬时值表达式为e=Emsin ωt=22sin(100πt) V,故C正确;线框平面与中性面的夹角为45°时,电动势瞬时值为e=Emsin 45°=22 V,故D正确。]
10.BD　[根据动能定理有qU=mv2,离子在磁场中做圆周运动qvB=m,解得离子运动的半径r=,可知甲的质量比乙大,甲的运动半径大,打在a点的为乙离子,故A错误;两种离子打到底片的区域恰好不重叠说明甲离子在最左侧射入到达磁场的位置与乙离子在最右侧射入到达磁场的位置重合,底片上有离子打到的区域长度为2L,故B正确;若增大加速电压,离子运动的半径增大,有r甲-r乙>L,故C错误;若增大磁感应强度,离子运动的半径减小,有r甲-r乙11.答案　(1)甲　(2)A　(3)>　=+
解析　(1)甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架,发生的是弹性碰撞;乙组两个滑块碰撞后连在一起,为完全非弹性碰撞,动能损失最大,要求碰撞过程动能损失最小,应选择甲。
(2)滑块从轨道右端向左运动,通过光电门2的时间小于通过光电门1的时间,可知滑块从右向左运动为加速运动,说明轨道右高左低,为了调节水平,所以调节旋钮P使轨道左端升高一些,故A正确。
(3)由题意可知碰撞后滑块A没有反弹,所以mA>mB;碰撞前A的速度大小为vA=,碰撞后A、B的速度大小分别为vA'=,vB=,碰撞中若满足动量守恒,则mAvA=mAvA'+mBvB,得=+。
12.答案　(1)OQ　大　(2)A1　需要　V1　(3)见解析图
(4)8.0　57.1
解析　(1)由于待测电阻的阻值大约为60 Ω,选取的电压表V1的内阻约3 kΩ,选取的电流表A2内阻约为0.5 Ω,则有==50,==120,所以选择电流表内接法,测量值更接近真实值,故电压表应接在OQ之间,且测量值比真实值略大。
(2)电路中可能出现的最大电流约为
I== A≈67 mA
电流表A2量程太大,可将电流表A1与定值电阻R2并联,相当于量程为52.5 mA的电流表,电源电动势为4 V,则电压表选择V1。
(3)电流表A1改装后内阻已知,且可以精确测量通过待测电阻的电流,电压表具体内阻未知,若电流表外接,不能测出电压表的分流值,而电流表内接,待测电阻的电压可准确测量,故电流表内接;滑动变阻器的最大阻值与待测电阻相比较小,故采用分压接法,电路图如图所示
(4)电流表量程为15 mA,最小刻度为0.5 mA,电流表指针指16格,故电流表的示数是8.0 mA,此时通过待测电阻Rx的电流为28 mA,则待测电阻Rx的阻值为
Rx=-RA'= Ω≈57.1 Ω。
13.答案　(1)432 K　(2)15 J
解析　(1)活塞刚要离开a、b时,活塞受力平衡,有p0S+mg=p1S
解得p1=p0+=1.2×105 Pa
活塞在上升Δh=0.1 m的过程中压强
p=p1=1.2×105 Pa
根据理想气体的状态方程有=
可得=,解得T=432 K。
(2)气体对外做功W=-p·SΔh=-30 J
电阻丝放热45 J,所以气体吸热Q=45 J
根据热力学第一定律可得ΔU=W+Q
代入数据解得ΔU=15 J。
14.答案　(1)　mgh　(2)4
解析　(1)P自h高处落下与Q碰撞前,
由动能定理可得mgh=m
P与Q碰撞过程,由动量守恒定律可得
mv0=(m+βm)v共
由能量守恒定律可得
mgh=(m+βm)+ΔE
联立解得v共=,ΔE=mgh。
(2)由题意可知,要使二者始终以共同的速度运动,则需满足在弹簧恢复原长时,二者速度刚好为零。在Q处于静止状态时,有kx=βmg
从二者碰撞后共速到弹簧恢复原长,二者速度刚好为零,由能量守恒定律可得
(m+βm)+kx2=(m+βm)gx
因为β为正整数,则联立解得β=4。
15.答案　(1)0.8 V　(2)C (3)A　J
解析　(1)金属棒运动到cd处时,由法拉第电磁感应定律有E=Blv
由闭合电路欧姆定律有E=U+r1
联立解得U=0.8 V。
(2)金属棒从ab处运动至圆弧中间位置的过程,由电流的定义可得q=Δt
结合=、=
可知=
其中ΔΦ=BΔS=BLR(1-cos 45°)
联立并代入数据解得q=C。
(3)由题意可知,感应电动势随时间正弦变化,则金属棒从导轨顶端ab处运动至cd处的过程感应电动势的有效值为E有=
则该过程电流的有效值为
I有== A
该过程对金属棒由动能定理有
W+mgR-W安=0
又金属棒克服安培力做的功为W安=(r1+r)t
金属棒在圆弧上做匀速圆周运动,则t=
联立并代入数据解得W= J。

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