


黑龙江省牡丹江市名校协作体2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题(原卷版+解析版)
展开 这是一份黑龙江省牡丹江市名校协作体2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题(原卷版+解析版),共29页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
考试时间:75分钟 分值:100分
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每个小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分:第8~10题有多项符合题目要求,每题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
A. 线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量减小
C. 线圈a有扩张的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
2. 一矩形线框在匀强磁场中,绕着与磁场垂直且与线框共面的轴匀速转动,线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 感应电动势的有效值为
B. 感应电动势的瞬时值表达式为
C. 此交变电流的频率为0.2Hz
D. 时,线框平面与磁场方向平行
3. 如图所示,为水平固定的足够长的“”形金属导轨,间距为,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为,导轨电阻不计,足够长的金属棒倾斜放置,与导轨成夹角,金属棒单位长度的电阻为,保持金属棒以速度v(速度方向平行于,如图)匀速运动(金属棒尚未脱离导轨),金属棒与导轨接触良好,则通过金属棒中的电流为( )
A B. C. D.
4. 如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则( )
A. Q1<Q2,q1=q2B. Q1>Q2,q1>q2
C. Q1>Q2,q1=q2D. Q1=Q2,q1<q2
5. 如图所示,一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上,输入端AB间加一正弦式交流电压,在输出端BP间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器,移动P的位置,可改变副线圈的匝数,变阻器的滑动触头标记为Q,则( )
A. 只将P向顺时针方向移动时,灯泡的亮度变大
B. 只将P向顺时针方向移动时,电流表的读数变大
C. 只将Q向下移动时,电流表的读数变大
D. 只提高输入端的电压U时,电流表的读数变大
6. 如图所示,在光滑的水平面上有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域,磁场宽度均为2L。一个边长为L、电阻为R的正方形单匝闭合线圈在外力作用下,以速度v向右匀速通过整个磁场,i表示电路中的感应电流,F表示外力,表示ab两点间的电势差,P表示线圈的热功率。规定顺时针方向为感应电流的正方向,向右为力的正方向,线圈从图示位置开始运动,则下列图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,水平面上有足够长且电阻不计水平光滑导轨,导轨左端间距为L1=4L,右端间距为L2=L。整个导轨平面固定放置于竖直向下的匀强磁场中,左端宽导轨处的磁感应强度大小为B,右端窄导轨处的磁感应强度大小为4B。现在导轨上垂直放置ab和cd两金属棒,质量分别为m1、m2,电阻分别为R1、R2。开始时,两棒均静止,现给cd棒施加一个方向水平向右、大小为F的恒力,当恒力作用时间t时,ab棒的速度大小为v1,该过程中cd棒发热量为Q。整个过程中ab棒始终处在左端宽导轨处,cd棒始终处在右端窄导轨处。则( )
A. t时刻cd棒的速度大小
B. ab棒、cd棒组成的系统稳定时加速度大小
C. 最终cd棒与ab棒的速度差
D. t时间内cd棒发生的位移大小
8. 如图所示,是自感系数很大的线圈,电阻为,A、B和C是三个相同的小灯泡,电阻也为。下列判断正确的是( )
A. 闭合开关S的瞬间,A、C灯同时亮,B灯缓慢亮
B. 闭合开关S一段时间后,A、B灯一样亮
C. 断开开关S的瞬间,点的电势比点高
D. 断开开关S的瞬间,A灯闪亮一下后再熄灭
9. 如图所示,固定在同一水平面内的两平行长直金属导轨,间距为1m,其左端用导线接有两个阻值为4Ω的电阻,整个装置处在竖直向上、大小为2T的匀强磁场中,一质量为2kg的导体杆MN垂直于导轨放置,已知杆接入电路的电阻为2Ω,杆与导轨之间的动摩擦因数为0.5。对杆施加水平向右、大小为20N的拉力F,杆从静止开始沿导轨运动,杆与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度。则( )
A. 杆运动的最大速度是10m/s
B. M点的电势高于N点
C. 杆上产生的焦耳热与两电阻产生焦耳热的和不相等
D. 当杆达到最大速度时,MN两点间的电势差大小为10V
10. 如图,为列车进站时其刹车原理简化图:在车身下方固定一水平矩形线框,利用线框进入磁场时所受的安培力辅助列车刹车。已知列车质量为,车身长为,线框和边的长度均为(小于匀强磁场的宽度),线框总电阻为。站台轨道上匀强磁场区域足够长,磁感应强度大小为。当关闭动力后,车头进入磁场瞬间列车速度为,车尾进入磁场瞬间列车速度为,列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为。下列说法正确的是( )
A. 列车从进站到停下来所用时间为
B. 在线框边进入磁场瞬间,列车加速度大小为
C. 在线框进入磁场过程中,线框边电阻生热为
D. 从线框全部进入磁场至线框停止运动的过程中,线框中感应电流为0,间电势差为0
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)用L表示单摆的摆长,用T表示单摆的周期,则重力加速度______。(用L、T表示)
(2)在这个实验中,应该选用下列哪两组材料构成单摆?______(选填选项前的字母)。
A. 长约1m的细线
B. 长约1m的橡皮绳
C. 直径约1cm的均匀铁球
D. 直径约1cm的塑料球
(3)将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是( )______(选填选项前的字母)。
A. 测出摆线长作为单摆的摆长
B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动
C. 在摆球经过平衡位置时开始计时
D. 用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
12. 用普通小灯泡作为光源完成“用双缝干涉测光的波长”实验,首先将实验仪器按图甲方式安装在光具座上。
(1)下列做法中,有助于减小实验误差的操作为________;
A. 将单缝拆下
B. 将单缝与双缝的位置互换
C. 增大单缝与双缝间的距离
D. 一次测出多条亮条纹间的距离,再算出相邻亮条纹间距
(2)某同学选用红色滤光片进行测量,使测量头分划板中心刻线与某一亮条纹A的中心对齐,此时测量头上的游标卡尺读数为x1.然后转动手轮,使分划板中心刻线与另一亮条纹B的中心对齐,此时游标卡尺的读数为x2(x2>x1),已知条纹A、B间还有4条亮条纹,则相邻两亮条纹的间距为______(用x1和x2表示)。
(3)若相邻两亮条纹的间距记为Δx,双缝间距、屏与双缝间的距离分别记为d和l,则测量得到的单色光波长λ=______(用Δx、d和l表示)。
(4)该同学仅将红色滤光片换成紫色滤光片,则在目镜中观察到的条纹数目______(填“增加”、“减少”或“不变”)。
13. 沿x轴方向传播的一列简谐波,在时和时的波形图分别如图中实线和虚线所示。
(1)若波沿x轴正方向传播,求这列波的波速;
(2)若波沿x轴负方向传播,且周期大于0.4s,求这列波的波速。
14. 如图甲所示,用绝缘轻杆将一个 匝的矩形线圈固定在竖直平面内,悬点 为边的中点。 矩形线圈水平边,竖直边分别为 边和 边的中点,在下方有一个范围足够大、方向垂直于纸面的匀强磁场。 矩形线圈的质量,总电阻,取垂直于纸面向外为磁感应强度的正方向,磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。 重力加速度取,求:
(1)时线圈的磁通量大小;
(2)时线圈中的感应电流的大小和方向;
(3)时轻杆对线圈的作用力大小。
15. 一边长为L、质量为m正方形金属细框,每边电阻为R0,置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两虚线为磁场边界,如图(a)所示。
(1)使金属框以一定的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行,金属框完全穿过磁场区域后,速度大小降为它初速度的一半,求金属框的初速度大小。
(2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨,导轨与磁场边界垂直,左端连接电阻R1 = 2R0,导轨电阻可忽略,金属框置于导轨上,如图(b)所示。让金属框以与(1)中相同的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中,电阻R1产生的热量。
2023级高二学年下学期三月份月考
物理试题
考试时间:75分钟 分值:100分
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每个小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分:第8~10题有多项符合题目要求,每题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
A. 线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量减小
C. 线圈a有扩张的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,穿过线圈a的磁通量增加,方向向下;根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针,故AB错误;
C.根据楞次定律,感应电流的产生总是阻碍引起感应电流的原因,因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加,故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加,故线圈a应有收缩的趋势,故C错误;
D.开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力,当滑动触头向下滑动时,可以用“等效法”,即将线圈a和b看做两个条形磁铁,判断知此时两磁铁的N极相对,互相排斥,故线圈a对水平桌面的压力将增大,故D正确。
故选D。
2. 一矩形线框在匀强磁场中,绕着与磁场垂直且与线框共面的轴匀速转动,线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 感应电动势的有效值为
B. 感应电动势的瞬时值表达式为
C. 此交变电流的频率为0.2Hz
D. 时,线框平面与磁场方向平行
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题图可知,线框中感应电动势的最大值为,其有效值为
故A错误;
B.由题图可知
角速度为
感应电动势瞬时值表达式为
故B正确;
C.
故C错误;
D.在时,,所以线圈平面与磁场方向垂直,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,为水平固定的足够长的“”形金属导轨,间距为,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为,导轨电阻不计,足够长的金属棒倾斜放置,与导轨成夹角,金属棒单位长度的电阻为,保持金属棒以速度v(速度方向平行于,如图)匀速运动(金属棒尚未脱离导轨),金属棒与导轨接触良好,则通过金属棒中的电流为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】金属棒切割磁感线产生的感应电动势大小为
金属棒接入回路的电阻为
通过金属棒的电流为
故选A。
4. 如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则( )
A. Q1<Q2,q1=q2B. Q1>Q2,q1>q2
C. Q1>Q2,q1=q2D. Q1=Q2,q1<q2
【答案】C
【解析】
【详解】设ab和bc边长分别为,,线框运动的速度为v,克服安培力做功等于线框上产生的热量;当ab边平行MN进入磁场时,有
当bc边平行MN进入磁场,有
因为
则有
根据
则有
故选C
5. 如图所示,一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上,输入端AB间加一正弦式交流电压,在输出端BP间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器,移动P的位置,可改变副线圈的匝数,变阻器的滑动触头标记为Q,则( )
A. 只将P向顺时针方向移动时,灯泡的亮度变大
B. 只将P向顺时针方向移动时,电流表的读数变大
C. 只将Q向下移动时,电流表的读数变大
D. 只提高输入端的电压U时,电流表的读数变大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由题图可知原线圈的长度为,副线圈的长度为,所以当顺时针转动时,副线圈匝数减小,根据可知,副线圈输出电压减小,则副线圈电流减小,灯泡的亮度减小,电流表读数减小,故AB错误;
C.当滑动触头向下移动时,滑动变阻器接入电路阻值增大,副线圈总电阻增大,由于电压不变,故副线圈电流减小,电流表读数变小,故C错误;
D.若只提高输入电压时,根据可知,副线圈输出电压增大,则副线圈电流增大,电流表的读数会变大,故D正确。
故选D。
6. 如图所示,在光滑的水平面上有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域,磁场宽度均为2L。一个边长为L、电阻为R的正方形单匝闭合线圈在外力作用下,以速度v向右匀速通过整个磁场,i表示电路中的感应电流,F表示外力,表示ab两点间的电势差,P表示线圈的热功率。规定顺时针方向为感应电流的正方向,向右为力的正方向,线圈从图示位置开始运动,则下列图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.内根据右手定则电路中的感应电流为逆时针方向,大小为
内闭合线圈的磁通量不变,电路中没有感应电流
内根据右手定则电路中的感应电流为顺时针方向,大小为
内闭合线圈磁通量不变,电路中没有感应电流
内根据右手定则电路中的感应电流为逆时针方向,大小为
故A错误;
B.内根据受力平衡可知拉力向右,大小为
内闭合线圈所受的安培力为零,拉力为零
内根据受力平衡可知拉力向右,大小为
内闭合线圈所受的安培力为零,拉力为零
内根据受力平衡可知拉力向右,大小为
故B错误;
C.内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
故C正确;
D.内线圈的热功率
内电路中没有感应电流,线圈的热功率为零
内线圈的热功率
内电路中没有感应电流,线圈的热功率为零
内线圈的热功率
故D错误。
故选C。
7. 如图所示,水平面上有足够长且电阻不计的水平光滑导轨,导轨左端间距为L1=4L,右端间距为L2=L。整个导轨平面固定放置于竖直向下的匀强磁场中,左端宽导轨处的磁感应强度大小为B,右端窄导轨处的磁感应强度大小为4B。现在导轨上垂直放置ab和cd两金属棒,质量分别为m1、m2,电阻分别为R1、R2。开始时,两棒均静止,现给cd棒施加一个方向水平向右、大小为F的恒力,当恒力作用时间t时,ab棒的速度大小为v1,该过程中cd棒发热量为Q。整个过程中ab棒始终处在左端宽导轨处,cd棒始终处在右端窄导轨处。则( )
A. t时刻cd棒的速度大小
B. ab棒、cd棒组成的系统稳定时加速度大小
C. 最终cd棒与ab棒的速度差
D. t时间内cd棒发生的位移大小
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据已知条件可知,ab棒与cd棒任意时刻所受安培力的大小相同,方向相反,在t时间内对ab棒与cd棒分别由动量定理有
两式联立可得
故A错误;
B.由于ab棒与cd棒任意时刻所受安培力大小相等方向相反,因此ab棒与cd棒组成的系统所受合外力始终为,分析其运动过程可知,ab棒做初速度为零加速度增大的加速运动,cd棒做初速度为零加速度减小的加速度运动,稳定时两棒加速度相同,根据牛顿第二定律有
解得
故B错误;
C.设系统稳定时ab棒与cd棒的速度分别为、,则两棒切割磁感线产生的感应电动势大小分别为
,
当系统稳定时两棒产生的电动势之差恒定,有
回路中的感应电流
此时,对ab棒与cd棒分别由牛顿第二定律有
而对整体有
解得
故C错误;
D.根据题意,可知在t时间内回路中产生的总热量
由于系统在任意时刻安培力的合力为零,即系统所受合外力即为,t时间内对该系统由能量守恒有
可得
故D正确。
故选D。
8. 如图所示,是自感系数很大的线圈,电阻为,A、B和C是三个相同的小灯泡,电阻也为。下列判断正确的是( )
A. 闭合开关S的瞬间,A、C灯同时亮,B灯缓慢亮
B. 闭合开关S一段时间后,A、B灯一样亮
C. 断开开关S的瞬间,点的电势比点高
D. 断开开关S的瞬间,A灯闪亮一下后再熄灭
【答案】AC
【解析】
【详解】A.闭合开关S的瞬间,A、C灯同时亮,由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大,所以B灯缓慢亮,故A正确;
B.闭合开关S一段时间后,由于线圈的直流电阻为,可知B灯支路电阻大于A灯电阻,则A灯电流大于B灯电流,A灯比B灯亮,故B错误;
C.断开开关S瞬间,由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小,且方向由点到点,但线圈相当于电源的内阻,即点为负极,点为正极,所以点的电势比点高,故C正确;
D.断开开关S的瞬间,由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小,且与A、B灯构成回路,由于断开开关前通过线圈的电流小于A灯的电流,所以A灯不会闪亮一下,再熄灭,故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,固定在同一水平面内的两平行长直金属导轨,间距为1m,其左端用导线接有两个阻值为4Ω的电阻,整个装置处在竖直向上、大小为2T的匀强磁场中,一质量为2kg的导体杆MN垂直于导轨放置,已知杆接入电路的电阻为2Ω,杆与导轨之间的动摩擦因数为0.5。对杆施加水平向右、大小为20N的拉力F,杆从静止开始沿导轨运动,杆与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度。则( )
A. 杆运动的最大速度是10m/s
B. M点的电势高于N点
C. 杆上产生的焦耳热与两电阻产生焦耳热的和不相等
D. 当杆达到最大速度时,MN两点间的电势差大小为10V
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A.当杆的合力为零时,其速度达到最大值,即
由于
代入数据整理可以得到最大速度
故选项A正确;
B.根据右手定则可知,MN产生的感应定律的方向为,则N相当于电源在正极,故M点的电势低于N点,故选项B错误;
C.由于杆上电阻与两电阻并联阻值相等,而且并联的电流与通过杆MN的电流始终相等,则根据焦耳定律可知,杆上产生的焦耳热与两电阻产生焦耳热的和相等,故选项C错误;
D.根据法拉第电磁感应定律可知,当速度最大时,其MN感应电动势为:
根据闭合电路欧姆定律可知,此时电路中总电流为
则此时MN两点间的电势差大小为
故D正确。
故选AD。
10. 如图,为列车进站时其刹车原理简化图:在车身下方固定一水平矩形线框,利用线框进入磁场时所受的安培力辅助列车刹车。已知列车质量为,车身长为,线框和边的长度均为(小于匀强磁场的宽度),线框总电阻为。站台轨道上匀强磁场区域足够长,磁感应强度大小为。当关闭动力后,车头进入磁场瞬间列车速度为,车尾进入磁场瞬间列车速度为,列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为。下列说法正确的是( )
A. 列车从进站到停下来所用时间为
B. 在线框边进入磁场瞬间,列车的加速度大小为
C. 在线框进入磁场的过程中,线框边电阻生热为
D. 从线框全部进入磁场至线框停止运动的过程中,线框中感应电流为0,间电势差为0
【答案】AC
【解析】
【详解】A.列车从进站到停下来过程,设向右为正方向,根据动量定理有
电荷与电流关系
平均感应电动势
闭合回路欧姆定律
联立解得
故A正确;
B.在线框边进入磁场瞬间,感应电动势为
感应电流为
根据牛顿第二定律有
解得
故B错误;
C.在线框进入磁场的过程中,设线框产生的焦耳热为,摩擦生热为,根据能量守恒定律有
线框边消耗的电能为
解得
故C正确;
D.线框全部进入磁场后,线框磁通量不变,感应电流为0,但边继续切割磁感线,所以边感应电动势不为0,故D错误。
故选AC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)用L表示单摆的摆长,用T表示单摆的周期,则重力加速度______。(用L、T表示)
(2)在这个实验中,应该选用下列哪两组材料构成单摆?______(选填选项前的字母)。
A. 长约1m的细线
B. 长约1m的橡皮绳
C. 直径约1cm的均匀铁球
D. 直径约1cm的塑料球
(3)将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是( )______(选填选项前的字母)。
A. 测出摆线长作为单摆的摆长
B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动
C. 在摆球经过平衡位置时开始计时
D. 用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
【答案】(1) (2)AC (3)BC
【解析】
【小问1详解】
根据单摆的振动周期公式
可得重力加速度为
【小问2详解】
AB.在这个实验中,应该选用长约1m的不可伸长的细线,不能用橡皮绳,否则摆长会发生改变,A正确,B错误;
CD.为了减小阻力产生的误差,可选用直径约1cm的均匀铁球,C正确,D错误。
故选AC。
【小问3详解】
A.测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长,A错误;
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动,B正确;
C.摆球在平衡位置处速度最大,测量误差小,在摆球经过平衡位置时开始计时,C正确;
D.用秒表测量单摆完成至少30次全振动所用时间,求出周期的平均值作为单摆的周期,D错误。
故选BC。
12. 用普通小灯泡作为光源完成“用双缝干涉测光的波长”实验,首先将实验仪器按图甲方式安装在光具座上。
(1)下列做法中,有助于减小实验误差的操作为________;
A. 将单缝拆下
B. 将单缝与双缝的位置互换
C. 增大单缝与双缝间的距离
D. 一次测出多条亮条纹间的距离,再算出相邻亮条纹间距
(2)某同学选用红色滤光片进行测量,使测量头分划板中心刻线与某一亮条纹A的中心对齐,此时测量头上的游标卡尺读数为x1.然后转动手轮,使分划板中心刻线与另一亮条纹B的中心对齐,此时游标卡尺的读数为x2(x2>x1),已知条纹A、B间还有4条亮条纹,则相邻两亮条纹的间距为______(用x1和x2表示)。
(3)若相邻两亮条纹的间距记为Δx,双缝间距、屏与双缝间的距离分别记为d和l,则测量得到的单色光波长λ=______(用Δx、d和l表示)。
(4)该同学仅将红色滤光片换成紫色滤光片,则在目镜中观察到的条纹数目______(填“增加”、“减少”或“不变”)。
【答案】(1)D (2)
(3)
(4)增加
【解析】
【小问1详解】
AB.将单缝拆下,或将单缝与双缝的位置互换,则无法获得相干光,实验无法完成,故AB错误;
C.增大单缝与双缝间的距离,不影响双缝到屏之间的距离,对实验结果没有影响,故C错误;
D.一次测出多条亮条纹间的距离,再算出相邻亮条纹间距,这样有助于减小实验误差,故D正确。
故选D。
【小问2详解】
已知条纹A、B间还有4条亮条纹,则相邻两亮条纹的间距为
【小问3详解】
若相邻两亮条纹的间距记为Δx,双缝间距、屏与双缝间的距离分别记为d和l,由干涉条纹的间距公式知,则测量得到的单色光波长
小问4详解】
该同学仅将红色滤光片换成紫色滤光片,由于紫色光波长小于红色光的波长,根据可知,相邻亮条纹间距减小,则在目镜中观察到的条纹数目增加。
13. 沿x轴方向传播的一列简谐波,在时和时的波形图分别如图中实线和虚线所示。
(1)若波沿x轴正方向传播,求这列波的波速;
(2)若波沿x轴负方向传播,且周期大于0.4s,求这列波的波速。
【答案】(1)(,,)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题图可知波长为
若波沿x轴正方向传播,根据波形平移法可知,在内波向右传播的距离为(,,)
则这列波的波速为(,,)
【小问2详解】
若波沿x轴负方向传播,且周期大于0.4s,根据波形平移法可知,在内波向左传播的距离为
则这列波的波速为
14. 如图甲所示,用绝缘轻杆将一个 匝的矩形线圈固定在竖直平面内,悬点 为边的中点。 矩形线圈水平边,竖直边分别为 边和 边的中点,在下方有一个范围足够大、方向垂直于纸面的匀强磁场。 矩形线圈的质量,总电阻,取垂直于纸面向外为磁感应强度的正方向,磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。 重力加速度取,求:
(1)时线圈的磁通量大小;
(2)时线圈中的感应电流的大小和方向;
(3)时轻杆对线圈的作用力大小。
【答案】(1);(2)顺时针,;(3)
【解析】
【详解】(1)时磁感应强度
穿过线圈的磁场面积
线圈的磁通量
(2)根据楞次定律可知,t=2s时线圈中的感应电流方向为顺时针方向。由图像得
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律
(3)t=2s时磁感应强度
线圈受到的安培力
对线圈,假设杆的作用力方向竖直向下。由平衡条件得
解得轻杆对线圈的作用力
方向与假设的方向相同,即竖直向下。
15. 一边长为L、质量为m的正方形金属细框,每边电阻为R0,置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两虚线为磁场边界,如图(a)所示。
(1)使金属框以一定的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行,金属框完全穿过磁场区域后,速度大小降为它初速度的一半,求金属框的初速度大小。
(2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨,导轨与磁场边界垂直,左端连接电阻R1 = 2R0,导轨电阻可忽略,金属框置于导轨上,如图(b)所示。让金属框以与(1)中相同的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中,电阻R1产生的热量。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)金属框进入磁场过程中有
则金属框进入磁场过程中流过回路的电荷量为
则金属框完全穿过磁场区域的过程中流过回路的电荷量为
且有
联立有
(2)设金属框的初速度为v0,则金属框进入磁场时的末速度为v1,向右为正方向。由于导轨电阻可忽略,此时金属框上下部分被短路,故电路中的总电阻
再根据动量定理有
解得
则在此过程中根据能量守恒有
解得
其中
此后线框完全进入磁场中,则线框左右两边均作电源,且等效电路图如下
则此时回路的总电阻
设线框刚离开磁场时的速度为v2,再根据动量定理有
解得
v2= 0
则说明线框刚离开磁场时就停止运动了,则再根据能量守恒有
其中
则在金属框整个运动过程中,电阻R1产生的热量
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