STS问题专项练习

《教学考试》物理命题研究中心

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1．如图所示，水龙头开口处A的直径d1＝2 cm，A离地面B的高度h＝80 cm，当水龙头打开时，从A处流出的水流速度v1＝1 m/s，在空中形成一完整的水流束。则该水流束在地面B处的截面直径d2约为（g取10 m/s2） （ ）

A．2 cm B．0．98 cm

C．4 cm D．应大于2 cm，但无法计算

2．（2016·四川巴中市普通高中高三零诊）某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞减速下落。他打开降落伞后的速度图线如图甲所示。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为α＝37°，如图乙所示。已知运动员的质量为50 kg，降落伞的质量也为50 kg，不计运动员所受的阻力，打开伞后伞所受阻力F阻与速度v成正比，即F阻＝kv（g取10 m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8）。则下列判断正确的是 （ ）

A．k＝100 N·s/m

B．打开伞瞬间运动员的加速度a＝20 m/s2，方向竖直向上

C．悬绳能够承受的拉力至少为312．5 N

D．悬绳能够承受的拉力至少为625 N

3．（多选）（2016·广西钦州市钦南区期中质量调研）“套圈”是一项老少皆宜的体育运动项目。如图所示，水平地面上固定着3根直杆1、2、3，直杆的粗细不计，高度均为0．1 m，相邻两直杆之间的距离为0．3 m。比赛时，运动员将内圆直径为0．2 m的环沿水平方向抛出，刚抛出时环平面距地面的高度为1．35 m，环的中心与直杆1的水平距离为1 m。假设直杆与环的中心位于同一竖直面，且运动中环心始终在该平面上，环面在空中保持水平，忽略空气阻力的影响，g取10 m/s2。以下说法正确的是 （ ）

A．如果能够套中直杆，环抛出时的水平初速度不能小于1．9 m/s

B．如以2 m/s的水平初速度将环抛出，就可以套中第1根直杆

C．如果能够套中第2根直杆，环抛出时的水平初速度范围在2．4 m/s到2．8 m/s之间

D．如环抛出的水平速度大于3．3 m/s，就不能套中第3根直杆

4．（多选）（2016·江西省上高二中月考）在一水平向右匀速运动的传送带的左端A点，每隔相同的时间T，轻放上一个相同的工件。已知工件与传送带间动摩擦因数为μ，工件质量为m。经测量，发现后面那些已经和传送带达到相同速度的工件之间的距离均为L。已知重力加速度为g，下列判断正确的有 （ ）

5．（2016·广东第二次大联考）已知一质量为m的物体静止在北极与赤道时对地面的压力差为ΔN，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为R。则地球的自转周期为 （ ）

6．（多选）（2016·天津河北区质量检测）如图所示是示波器的原理示意图，电子经电压为U1的加速电场加速后，进入电压为U2的偏转电场，离开偏转电场后打在荧光屏上的P点。P点与O点的距离叫偏转距离。要提高示波器的灵敏度（即单位偏转电压U2引起的偏转距离），应采用下列办法中可行的是 （ ）

A．提高加速电压U1

B．增加偏转极板a、b的长度

C．增大偏转极板与荧光屏的距离

D．减小偏转极板间的距离

7．（多选）（2016·宁夏石嘴山市第三中学四模）如图甲是回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动。若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是 （ ）

A．在Ek－t图中应该有tn＋1－tn＝tn－tn－1

B．在Ek－t图中应该有tn＋1－tn＜tn－tn－1

C．在Ek－t图中应该有En＋1－En＝En－En－1

D．在Ek－t图中应该有En＋1－En＜En－En－1

8．（2017·河北省定州中学周练）电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲所示。开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙所示。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙所示。以下关于“霍尔转把”叙述正确的是 （ ）

A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极

B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快

C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压

D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制

9．（多选）（2016·吉林省实验中学模拟）如图所示，动圈式话筒能将声音信号转化为电流信号（交变电流），产生的电流信号再经过阻抗变压器后输出到扩音机，阻抗变压器除可进行阻抗匹配外，还可以减少信号沿导线传输过程中的电能损失。关于话筒内的这只阻抗变压器，下列说法中正确的是 （ ）

A．阻抗变压器是升压变压器，根据P＝UI可知，升压后传输电流会减小

D．根据P损＝I2R可知，电线上损失的电能减小，I减小，U变大，所以一定是升压变压器

10．（2016·山东省淄博摸底考试）如图甲所示，是建筑工地将桩料打入泥土中以加固地基的打夯机示意图。打夯前先将桩料扶正立于地基之上。已知夯锤的质量为M＝450 kg，桩料的质量为m＝50 kg。每次打夯都通过卷扬机牵引将夯锤提升到距离桩顶h0＝5 m处再释放，让夯锤自由下落，夯锤砸在桩料上并不弹起，而是随桩料一起向下运动。桩料进入泥土后所受阻力随打入深度h的变化关系如图乙所示，直线斜率k＝5．05×104N/m。每次电动机需用20 s的时间提升夯锤。提升夯锤时忽略加速和减速的过程，不计夯锤提升时的动能。g＝10 m/s2，求：

（1）若卷扬机的工作效率为η＝80%，则在每次提升夯锤的过程中，卷扬机的输入功率（结果保留2位有效数字）；

（2）打完第一夯后，桩料进入泥土的深度（假设打第一夯前，桩料未进入泥土）。

11．（2016·浙江省温岭市模拟）“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理试验设备，用于探测宇宙中的奇异物质。该设备的原理可简化如下：如图所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面MN和M′N′，圆心为O，弧面MN与弧面M′N′间的电势差设为U，在加速电场的右边有一宽度为L的足够长的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到MN圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其他星球对粒子引力的影响。

参考答案

2．C 【解析】由题图甲可知，跳伞运动员最后做匀速运动，其末速度为v＝5 m/s，由平衡条件得kv＝2 mg，所以k＝200 N·s/m，A项错误；打开降落伞瞬间对整体有kv0－2 mg＝2 ma，a＝30 m/s2，方向竖直向上，B项错误；设每根绳的拉力为F，在打开降落伞瞬间绳的拉力最大，以运动员为研究对象有8F cos37°－mg＝ma，解得F＝312．5 N，由牛顿第三定律得悬绳能承受的拉力至少为312．5 N，C项正确，D项错误。

3．BC 【解析】运动员将环沿水平方向抛出后做平抛运动，要能够套中直杆，竖直方向下落的位移为1．25 m，则t＝；如果能够套中直杆，水平方向的位移x≥1 m－0．1 m＝0．9 m，则故A项错误；要套中第2根直杆，水平方向的位移范围为1．2～1．4 m 之间，根据可得，水平速度的范围为，即2．4 m/s≤v0≤2．8 m/s，故C项正确；要套中第1根直杆，水平方向的位移范围为0．9～1．1 m 之间，根据可得，水平速度的范围为，即1．8 m/s≤v0≤2．2 m/s，则如以2 m/s的速度将环抛出，就可以套中第1根直杆，故B项正确；要使环套不中第3根直杆，则水平位移要大于1．7 m，则D项错误。

4．AD 【解析】工件在传送带上先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，每个工件滑上传送带后运动的规律相同，可知L＝v T，解得传送带的速度，故A项正确；设每个工件匀加速运动的时间为t，根据牛顿第二定律得工件的加速度为μg，根据v＝v0＋at，解得，故B项错误；工件与传送带相对滑动的路程为，则摩擦产生的热量为，故C项错误；根据能量守恒定律得，传送带因传送一个工件多消耗的能量，故D项正确。

5．A 【解析】在北极，物体所受的万有引力F与支持力N1大小相等，在赤道处有，解得，A项正确。

6．BCD 【解析】电子经加速后动能为Ek＝eU1，加速后的速度为，经偏转电场的时间为，出偏转电场的偏转位移为以此示波器的灵敏度为，可知要提高灵敏度一是可以降低加速电压，故A项错误，二是可以增长偏转极板、减小偏转极板间的距离或增大偏转极板与荧光屏的距离，故B、C、D项正确。

8．B 【解析】由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故A项错误；当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B项正确；根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的N、S极可能在左右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后表面，故C项错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正、负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正、负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D项错误。

9．ACD 【解析】根据变压器的作用是为了减小导线传输过程中电信号的损失可知，话筒内的这只变压器一定为升压变压器，因为P＝UI，升压后U变大，传输电流减小，导线上的损失减小，U损减小，A、C、D项正确。

10．（1）P＝1．4×103W （2）h＝1 m

【解析】（1）提升夯锤的过程中需克服重力做功W＝Mgh0，卷扬机的输入功率为，联立带入数据得到P＝1．4×103W。

带电粒子在电场中加速时，由动能定理得

从O点斜向下射入磁场时，OC为弦，到达荧光屏PQ时间最短（如图所示），由几何关系可知

OD＝CD＝OC＝L 故θ＝60°

（3）设粒子打在C点上方最远点为E，此时圆弧与PQ屏相切于E点（如图所示），

过圆心O1作OC的垂线O1G，在直角△OO1G中，

设粒子打在C点下方最远点为F，此时粒子从O点竖直向下进入磁场，圆弧与PQ交于F点。