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【題目】2019年1月3日,嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面,并通過“鵲橋”中繼衛(wèi)星傳回了世界上第一張近距離拍攝月球背面的圖片。此次任務(wù)實現(xiàn)了人類探測器首次在月球背面軟著陸、首次在月球背面通過中繼衛(wèi)星與地球通訊,因而開啟了人類探索月球的新篇章。
(1)為了盡可能減小著陸過程中月球?qū)︼w船的沖擊力,探測器在距月面非常近的距離h處才關(guān)閉發(fā)動機(jī),此時速度相對月球表面豎直向下,大小為v,然后僅在月球重力作用下豎直下落,接觸月面時通過其上的“四條腿”緩沖,平穩(wěn)地停在月面,緩沖時間為t,如圖1所示。已知月球表面附近的力加速度為,探測器質(zhì)量為,求:
①探測器與月面接觸前瞬間相對月球表面的速度v的大小。
②月球?qū)μ綔y器的平均沖擊力F的大小。
(2)探測器在月球背面著陸的難度要比在月球正面著陸大很多,其主要的原因在于:由于月球的遮擋,著陸前探測器將無法和地球之間實現(xiàn)通訊。2018年5月,我國發(fā)射了一顆名為“鵲橋”的中繼衛(wèi)星,在地球和月球背面的探測器之間搭了一個“橋”,從而有效地解決了通訊的問題。為了實現(xiàn)通訊和節(jié)約能量,“鵲橋”的理想位置就是固繞“地一月”系統(tǒng)的一個拉格朗日點運動,如圖2所示。所謂“地一月”系統(tǒng)的拉格朗日點是指空間中的某個點,在該點放置一個質(zhì)量很小的天體,該天體僅在地球和月球的萬有引力作用下保持與地球和月球敏相對位置不變。
①設(shè)地球質(zhì)量為M,月球質(zhì)量為m,地球中心和月球中心間的距離為L,月球繞地心運動,圖2中所示的拉格朗日點到月球球心的距離為r。推導(dǎo)并寫出r與M、m和L之間的關(guān)系式。
②地球和太陽組成的“日一地”系統(tǒng)同樣存在拉格朗日點,圖3為“日一地”系統(tǒng)示意圖,請在圖中太陽和地球所在直線上用符號“*”標(biāo)記出幾個可能拉格朗日點的大概位置。
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【題目】直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖所示的情景,勻強(qiáng)磁場方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B;平行金屬軌道MN、PQ,相距為L,固定在水平面內(nèi);電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab與平行軌道垂放置,且與軌道接觸良好;MP間接有直流電源。閉合開關(guān)S,金屬導(dǎo)體棒向右運動,通過輕繩豎直提升質(zhì)量為m的物體,重力加速度為g。忽略一切阻力、導(dǎo)軌的電阻和直流電源的內(nèi)阻。
(1)求物體勻速上升時,通過導(dǎo)體棒ab的電流大。
(2)導(dǎo)體棒ab水平向右運動的過程中,同時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這個感應(yīng)電動勢總要削弱電源電動勢的作用,我們稱之為反電動勢。設(shè)導(dǎo)體棒ab向上勻速提升重物的功率為P出,電流克服反電動勢做功的功率為P反,請證明:P出=P反;(解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量,要在解題時做必要的說明)
(3)若通過電源連續(xù)調(diào)節(jié)MP間的電壓U,物體勻速上升的速度v也將連續(xù)變化,直流電動機(jī)所具有這種良好的“電壓無極變速”調(diào)速性能在許多行業(yè)中廣泛應(yīng)用。請寫出物體勻速上升的速度v與電壓U的函數(shù)關(guān)系式。
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【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切,小滑塊A和B分別靜止在圓弧軌道的最高點和最低點。現(xiàn)將A無初速度釋放,A與B碰撞后結(jié)合為一個整體,并沿桌面滑動。已知圓弧軌道光滑,半徑R=0.2m;A和B的質(zhì)量相等均為1kg;A和B整體與桌面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2。取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)碰撞前瞬間A的速率v;
(2)A和B系統(tǒng)碰撞過程損失的機(jī)械能;
(3)A和B整體在桌面上滑動的距離L。
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【題目】如圖甲,勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E,電場中沿電場線方向上兩點A和B距離為d。
(1)一個點電荷+q從A點移動到B點,請你用功的定義、電場力做功與電勢差的關(guān)系證明;
(2)若以B處為零勢能位置,計算負(fù)點電荷-q,在A處具有的電勢能EpA;
(3)某一帶正電的點電荷周圍的電場線如圖乙所示,其中一條電場線上的三點M、N、P,N是MP的中點。請你判斷M、N兩點間電勢差UMN與N、P兩點間電勢差UNP是否相等,并闡述你的理由。
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【題目】某同學(xué)通過實驗測定一個阻值約為5Ω的電阻的阻值:
(1)現(xiàn)有電源(4V,內(nèi)阻可不計、滑動變阻器(0~50aΩ,額定電流2A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列電表:
A.電流表(0~3A,內(nèi)阻約0.025Ω)
B.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)
C.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)
D.電壓表(0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)
為減小測量誤差,在實驗中,電流表應(yīng)選用_____,電壓表應(yīng)選用______(選填器材前的字母);
(2)下圖是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線。要求電壓表和電流表從零開始讀數(shù),補(bǔ)充完成圖中實物間的連線____:
(3)接通開關(guān),改變滑動變阻器滑片P的位置,并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U,某次電表示數(shù)如圖所示,可得該電阻的測量值_______Ω(保留三位有效數(shù)字)。
(4)在測量電阻的過程中產(chǎn)生誤差的主要原因是________(選填選項前的字母)
A.電流表測量值小于流經(jīng)的電流值
B.電流表測量值大于流經(jīng)的電流值
C.電壓表測量值小于兩端的電壓值
D.電壓表測量值大于兩端的電壓值
(5)實驗中為減少溫度的變化對電阻率的影響,采取了以下措施,其中在確的是______
A.多次測量U、I,畫圖像,再求R值
B.多次測量U、I,先計算R,再求R的平均值
C.實驗中通電電流不宜過大,通電時間不宜過長
D.多次測量U、I,先求U、I的平均值,再求R
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【題目】實驗小組的同學(xué)用如圖所示的裝置做“用單擺測重力加速度”的實驗。
(1)實驗室有如下器材可供選用:
A.長約1m的細(xì)線
B.長約1m的橡皮繩
C.直徑約2cm的鐵球
D.直徑約2cm的塑料球
E.米尺
F.時鐘
G.停表
實驗時需要從上述器材中選擇:____(填寫器材前面的字母)。
(2)在挑選合適的器材制成單擺后他們開始實驗,操作步驟如下:
①將單擺上端固定在鐵架臺上
②測得擺線長度,作為單擺的擺長
③在偏角較小的位置將小球由靜止釋放
④記錄小球完成n次全振動所用的總時間t,得到單擺振動周期
⑤根據(jù)單擺周期公式計算重力加速度的大小。其中有一處操作不妥當(dāng)?shù)氖?/span>____。(填寫操作步驟前面的序號)
(3)按照以上的實驗步驟,測量多組擺長和對應(yīng)的周期,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出了圖像,根據(jù)該圖像得出重力加速度的測量值為____m/s2。
(4)實驗后同學(xué)們進(jìn)行了反思。他們發(fā)現(xiàn)由單擺周期公式可知周期與擺角無關(guān),而實驗中卻要求擺角較小。請你簡要說明其中的原因______。
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【題目】托卡馬克(Tokamak)是一種復(fù)雜的環(huán)形裝置,結(jié)構(gòu)如圖所示。環(huán)心處有一歐姆線圈,四周是一個環(huán)形真空室,真空室外部排列著環(huán)向場線圈和極向場線圈。當(dāng)歐姆線圈中通以變化的電流時,在托卡馬克的內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的渦旋電場,將真空室中的等離子體加速,從而達(dá)到較高的溫度。再通過其他方式的進(jìn)一步加熱,就可以達(dá)到核聚變的臨界溫度。同時,環(huán)形真空室中的高溫等離子體形成等離子體電流,與極向場線圈、環(huán)向場線圈共同產(chǎn)生磁場,在真空室區(qū)域形成閉合磁籠,將高溫等離子體約束在真空室中,有利于核聚變的進(jìn)行。已知真空室內(nèi)等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比,下列說法正確的是
A. 托卡馬克裝置中核聚變的原理和目前核電站中核反應(yīng)的原理是相同的
B. 極向場線圈和環(huán)向場線圈的主要作用是加熱等離子體
C. 歐姆線圈中通以恒定電流時,托卡馬克裝置中的等離子體將不能發(fā)生核聚變
D. 為了約束溫度為T的等離子體,所需要的磁感應(yīng)強(qiáng)度B必須正比于溫度T
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【題目】如圖甲所示,單匝矩形線圈abcd垂直固定在勻強(qiáng)磁場中。規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。以順時針方向為電流正方向,以向右方向為安培力正方向,下列關(guān)于bc段導(dǎo)線中的感應(yīng)電流i和受到的安培力F隨時間變化的圖象正確的是( )
A.B.
C.D.
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【題目】某科學(xué)興趣小組要驗證小球平拋運動的規(guī)律,實驗設(shè)計方案如圖甲所示,用輕質(zhì)細(xì)線拴接一小球,在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P,當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷;MN為水平木板,已知懸線長為L,懸點到木板的距離OO′=h(h>L)。
(1)電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是__________________。
(2)將小球向左拉起后自由釋放,最后小球落到木板上的C點,O′C=x,則小球做平拋運動的初速度為v0=_________。
(3)圖乙是以豎直方格板為背景通過頻閃照相得到的照片,每個格的邊長L=5cm,通過實驗,記錄了小球在運動途中的三個位置,如圖所示,則該頻閃照相的周期為_______s,小球做平拋運動的初速度為_______m/s;過B點的速度為_______m/s。(g=10 m/s2)
(4)在其他條件不變的情況下,若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角θ,小球落點與O′點的水平距離x將隨之改變,經(jīng)多次實驗,以x2為縱坐標(biāo)、cos θ為橫坐標(biāo),得到如圖丙所示圖象,則當(dāng)θ=30°時,x為_________m。
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【題目】2019年10月1日,在國慶70周年盛大閱兵式上,大國重器東風(fēng)-17高超音速戰(zhàn)略導(dǎo)彈震撼曝光!有限的資料顯示,東風(fēng)17高超音速導(dǎo)彈最大速度在6~25馬赫之間,射程約為2000公里左右,其戰(zhàn)斗部為十分前沿的帶翼面承波體結(jié)構(gòu),通過彈體助推至大氣層邊緣,并以"打水漂"一樣的方式進(jìn)行滑躍飛行,突防能力極強(qiáng)。值得一提的是,這種"助推—滑翔"彈道由我國著名科學(xué)家錢學(xué)森在上個世紀(jì)末40年代首次推出,因此該彈道亦稱"錢學(xué)森彈道"。已知東風(fēng)-17質(zhì)量為m,在一次試射機(jī)動變軌過程中,東風(fēng)-17正在大氣層邊緣向東水平高速飛行,速度大小為12馬赫(1馬赫就是一倍音速,設(shè)為v),突然蛇形機(jī)動變軌,轉(zhuǎn)成水平向東偏下37°角飛行,速度大小為15馬赫。此次機(jī)動變軌過程中( 。
A.合力對東風(fēng)-17做功為81mv2
B.合力對東風(fēng)-17做功為4.5mv2
C.合力對東風(fēng)-17的沖量大小為9mv,方向豎直向下
D.合力對東風(fēng)-17的沖量大小為3mv,方向向東偏下37°
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