(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压实行测量,画出实验电路原理图。 (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,能够改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为____________W,最大功率为___________W。(结果均保留2位小数) 【答案】(1)
;
(2)增大;增大;(3)0.39w 1.17w
【解析】(1)要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压实行测量,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡为小电阻,电流表用外接法,如图
;
当直线的斜率最大时,与灯泡的I-U曲线的交点坐标最大,即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时,灯泡消耗的功率最大,此时交点坐标
为U=3.67V,I=0.32A,如图所示,最大的功率为P2=UI=1.17W。
24.(12分)一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.5×103 m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。(结果保留2位有效数字)
(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;
(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。 【答案】(1)(1)4.0×108J 2.4×1012J ;(2)9.7×108J
E12.0h??2m(100v2h)?mgh?⑤ 由功能原理得
W?Eh??Ek0⑥
式中,W是飞船从高度600m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和题给数据得W=9.7×108
J⑦
25.(20分)真空中存有电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0,在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点。重力加速度大小为g。
(1)油滴运动到B点时的速度;
(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相对应的t1和v0应满足的条件。已知不存有电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍。
【答案】(1)vv02?v0?2gt1 (2)E2?[2?2gt?1(v0)2]E51 t1?(?1)v0 14gt12g【解析】(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q,油滴速度方向向上为整。油滴在电场强度大小为E1
的
匀
v2?v1?a2t1④
由①②③④式得 v2?v0?2gt1⑤
(2)由题意,在t=0时刻前有 qE1?mg⑥
油滴从t=0到时刻t1的位移为 s?vt1111?2a1t21⑦
油滴在从时刻t1到时刻t2=2t1的时间间隔内的位移为 s122?v1t1?2a2t1⑧
由题给条件有v20?2g(2h)⑨ 式中h是B、A两点之间的距离。 若B点在A点之上,依题意有 s1?s2?h⑩
若B在A点之下,依题意有x2?x1??h? 由①②③⑥⑦⑧⑨?式得Ev02?[2?2gt?1(v0)2]E1? 14gt1为使Ev02?E1,应有2?2gt?1(v0)2?1? 14gt1即t51?(2?1)v0g? 另一解为负,不符合题意,已舍去。
(二)选考题:共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如
果多做,则每按所做的第一题计分。 33.物理——选修3–3](15分)
(1)(5分)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法准确的是________。(填准确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 【答案】ABC
(2)(10分)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃,汽缸导热。
(i)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; (ii)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;
(iii)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。 【答案】(i) v/2 2p0 (i i ) 顶部 (i i i) 1.6 p0
【解析】(i)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的
两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得 p0V?p1V1① (3p0)V?p1(2V?V)②
联立①②式得V1?V2③p1?2p0④ 律
得
p?2p3T?⑦ 1T2将相关数据代入⑦式得p3=1.6p0⑧ 34.物理——选修3–4](15分)
(1)(5分)如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,–2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示,两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8,–2)的路程差为________m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互__________(填“增强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互__________(填“增强”或“减弱”)。
【答案】2m 减弱 增强
【解析】由几何关系可知AS1=10m,AS2=8m,所以波程差为2m;同理可求BS1-BS2=0,为波长整数倍,由振动图像知两振源振动方向相反,故B点为振动减弱点,CS1-CS2=1m,波长,
所以C点振动增强。
(2)(10分)如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高位2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。 【答案】n?2.05?1.43
由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sini?LR③