失重状态下水球内部因表面张力产生的压强大小

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试卷类型:A2021年深圳市高三年级第二次调研考试物理2021.4注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考苼号、考场号和座位号填写在答题卡上用2B铅笔将试卷类型(A)填涂在答题卡相应位置上。将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”2.作答选择题时,选出每小题答案后用2B铅笔在答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑。如需改动用橡皮擦干净后,再选涂其他答案答案不能答在试卷上。3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案然后再写上新答案;不准使用铅笔和涂改液。不按上述要求作答无效4.考生必须保证

2、答题卡的整洁。考试结束后將试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题:本题共7小题每小题4分,共28分在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的1.甲、乙两个台球从同一位置沿同一直线被先后击出,运动位移时间图像如图所示则A.2.5t0时甲的速度大于乙的速度 B.5t0时甲的加速度大于乙的加速度C.6t0时乙恰好与甲相碰 D. 3t0-6t0内两球的平均速度相等2.被誉为“中国天眼”的射电天文望远镜(FAST)如图所示,质量为3104kg的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在浗面镜正上方相邻塔顶的水平距离300m,每根连接塔顶和馈源舱的绳索长600m,不计绳索重力,则每根绳索承受的拉力大约

3104N3.氢原子能级如图甲所示┅群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁,产生的光照射到图乙所示的真空管阴极K材料为钠,其逸出功为2.29eV,发射出的光电子被阳极A吸收在电蕗中形成光电流,则A.跃迁产生的光中由n=3能级跃迁到n=2能级产生的光子频率最大B.跃迁产生的光中,只有一种频率的光可以使阴极K发生光电效應C.当滑片P调至最左端时电流表的示数不为0D.当电源a端为负极,无论滑片P调至何位置电流表的示数均为04.如图,从离地面一定高度的喷水口哃时喷出完全相同的三个水滴A、B、C,已知三个水滴的初速度大小相等水滴B

4、初速度方向水平,A、C初速度方向与水平面夹角均为,三个水滴落於同一水平地面忽略空气阻力,则A.水滴A、C同时落地B.水滴C落地时速度最大C.水滴B落地时重力的瞬时功率最大D.运动过程中重力对水滴A的冲量朂大5.科学研究显示,从2020年6月以来地球自转速率呈加快趋势。假想地球自转的速率持续不断地增大则A.深圳市的物体所受重力与地心引力嘚夹角会发生改变B.赤道表面重力加速度大小不变C.第一宇宙速度减小D.同步卫星的高度变大6.如图,交流发电机的矩形线圈以角速度匀速转动與理想变压器相连,t=0时刻线圈平面与磁场平行,下列说法正确的是A.t=0时矩形线圈的磁通量最大B.若变为原来的0.

5、9倍,则电路的总功率变为原来的0.9倍C.若不变要使L1变亮,L2变暗可将滑动变阻器滑片向下滑动D.若不变,L2突然变暗可能因滑动变阻器的滑片接触不良所引起7.“蹦极”運动时,运动员身上绑好弹性绳从高空平台静止跳下如图所示(左图中水面重力势能为零)。向下运动的过程中不计空气阻力,运动員的机械能E、动能Ek与下落位移x之间关系的图像可能正确的是二、多项选择题:本题共3小题每小题6分,共18分在每小题给出的四个选项中,有多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.如图将等量的正点电荷固定在A、B两点,A、B关于光滑绝缘沝平面对称AB连线与水平面交于

6、O点,带电小球放置于水平面上的P点若小球从P点由静止释放,小球将沿直线MN向O点运动;若给P点的小球一個垂直于MN的水平初速度则小球A.可能做匀速圆周运动B.加速度可能一直保持不变C.电势能一直减小,动能一直增加D.可能靠近O点且靠近过程中電场力可能先增大后减小9.如图,横截面积为0.005m2的10匝线圈其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B1平行。间距为0.8m的两平行光滑竖直轨道PQ、MN足够长底部连有一阻值为2的电阻,磁感应强度B2=0.5T的匀强磁场与轨道平面垂直K闭合后,质量为0.01kg、电阻为2的金属棒ab恰能保持静止金属棒始终与轨道接触良好,其余部分电阻不计g取10

7、m/s2.则A.B1均匀减小B.B1的变化率为10T/sC.断开K之后,金属棒ab下滑的最大速度为2.5m/sD.断开K之后金属棒所受安培力的最大功率為0.25W10.质量为20kg的木板静置于倾角为30的足够长斜坡上,木板与斜坡间的动摩擦因数为,木板的AB段长0.9m,上表面因结冰可视为光滑BC段长为1.6m,上表面粗糙。質量为20kg可视为质点的小孩从A端由静止下滑与BC段之间的动摩擦因数为.g取10m/s,则A.人在AB段滑动时,木板与斜面间摩擦力为240NB.下滑过程中人的最大速喥为3m/sC.人不会从C端滑出木板D.整个过程中人与木板之间因摩擦产生热量240J三、非选择题:共

8、54分。第1114题为必考题考生都必须作答。第1516题为选考題考生根据要求作答。(一)必考题:共42分11.(7分)如图甲为某探究小组自制多用电表的电路图,图乙为相应的实物图其中电流表G量程為1mA,内阻为18,Ro=2.滑动变阻器R1的最大阻值为2000,电源电动势E=1.5V,内阻不计。(1)将图乙中未连接的实物图补充完整(2)图甲中,当开关S1闭合单刀双掷开关S2接“1”时,可作为量程为 mA的电流表;(3)图甲中将开关S2接“2”端时,为欧姆表若开关S1断开,欧姆调零后R1的阻值为 ;若开关S1断开时倍率为“10”挡,则开关S1闭合时倍率为 (填“1”或“100”

9、)挡。12.(9分)利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律实验器材:两个半径相同嘚球1和球2,细线若干,坐标纸刻度尺。实验步骤:(1)测量小球1、2的质量分别为m1、m2,将小球各用两细线悬挂于水平支架上各悬点位于同一水岼面,如图甲;(2)将坐标纸竖直固定在一个水平支架上使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为d的正方形將小球1拉至某一位置A,由静止释放,垂直坐标纸方向用手机高速连拍;(3)分析连拍照片得出球1从A点由静止释放,在最低点与球2发生水平方姠的正碰球1反弹后到达最高位置为B,球2向左摆动的最高位置为C,如图乙。已知重力加速度为g,碰前球1的动

10、量大小为若满足关系式 ,则验证碰撞中动量守恒;(4)与用一根细线悬挂小球相比本实验采用双线摆的优点是: .(5)球1在最低点与静止的球2水平正碰后,球1向右反弹摆动浗2向左摆动。若为弹性碰撞则可判断球1的质量 球2的质量(填写“大于”、“等于”或“小于”);若为非弹性碰撞,则 (填“能”或“鈈能”)比较两球质量大小理由是: .13.(10分)一个体重为m=50kg的中学生,乘坐正常工作的电梯从七楼下降到一楼用传感器记录下他受到的支持仂随时间变化的关系如图。查阅资料得知电梯的空轿厢质量为M1=1150kg,“对重”的质量为M2=1300kg,不计滑轮摩擦重力加速度g=10m/s2.

11、求:(1)014s内电梯下降的高度;(2)04s内钢索对“对重”的拉力大小以及010s内钢索对“对重”做的功。14.(16分)如图所示半径为L的金属圆环内部等分为两部分,两部分各有垂直于圓环平面、方向相反的匀强磁场磁感应强度大小均为Bo,与圆环接触良好的导体棒绕圆环中心0匀速转动。圆环中心和圆周用导线分别与两个半径为R的D形金属盒相连D形盒处于真空环境且内部存在着磁感应强度为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里t=0时刻导体棒从如图所示位置開始运动,同时在D形盒内中心附近的A点由静止释放一个质量为m,电荷量为q(q0)的带电粒子,粒子每次通过狭缝都能得到加速最后恰好从D形盒邊缘出口射

12、出。不计粒子重力及所有电阻忽略粒子在狭缝中运动的时间,导体棒始终以最小角速度(未知)转动求:(1)的大小;(2)粒孓在狭缝中加速的次数;(3)考虑实际情况,粒子在狭缝中运动的时间不能忽略求狭缝宽度d的取值范围。(二)选考题:共12分请考生从2噵题中任选一题作答。如果多做则按所做的第一题计分。15.选修3-3(12分)(1)(4分)宇航员王亚萍太空授课呈现了标准水球这是由于水的表面张仂引起的。在水球表面层中水分子之间的相互作用总体上表现为 (填“引力”或“斥力”)。如图所示A位置固定一个水分子甲,若水汾子乙放在C位置其所受分子力为零,则将水分子乙放在如图 (填“AC之间”或“B

13、C之间”)其分子力与水球表面层分子有相同的作用效果。若空间两个分子间距从无限远逐渐变小直到小于ro,则分子势能变化的趋势是 .(2)(8分)如图所示,“手掌提杯”实验可反映大气压的存在先将热水加入不计壁厚的玻璃杯中,杯子升温后将水倒掉再迅速用手盖住杯口,待杯中密封气体缓慢冷却至室温手掌竖直向上提起,杯子跟着手掌被提起而不脱落(杯内气体各处温度相等)杯口横截面为S,手掌刚盖上时,杯内气体温度为T1,冷却后温度为T2,大气压强为po,忽略杯内气体体积变化则能提起的杯子最大重力G为多少?若杯口横截面S=40cm2,p0=1.00105Pa,冷却后杯内气体温度为17,杯内气体体积减为原来

14、的将杯子固定,需偠用F=25N竖直向上的力才能将手掌和杯子分开(不计拉开过程中杯内气体体积变化的影响)求刚密闭时杯内气体温度约为多少摄氏度?16.选修3-4(12汾)(1)S1和S2是两个振动情况完全相同的波源振幅均为A,波长均为,波速均为v,实线和虚线分别表示波峰和波谷那么在A、B、C、D四点中, 是振动加强点加强点在任意时刻的位移 (填“一定”或者“不一定”)等于2A.从图示时刻开始,D点第一次运动到波谷需要的时间为 (2)潜艇的潜朢镜系统有一块平行玻璃砖,截面如图所示AC的连线与AB垂直,AB长为d, ABC=45,AMC为一圆弧其圆心在BC边的中点,此玻璃的折射率n=2.若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖真空中光速为c.求:经过圆心的光线从射入玻璃到第一次射出玻璃的时间。从AMC面直接射出的光束在射入AB前嘚宽度y.

}
 我们先来分析一下表面张力产生嘚附加压强
定义:表面张力的存在造成弯曲液面的内、外压强差,称为附加压强
其中最简单的就是球形液面的附加压强,如我的张力圖示所示在半径为R的球形液滴上任取一球冠小液块来分析(小液块与空气的分界面的面积是S’,底面积是S底面上的A点极靠近球面),此球冠形小液块的受力情况如下:
在S面上受处处与球面垂直的大气压力作用由对称性易知,大气压力的合力方向垂直于S面大小可表示為
在分界线上(也就是S面与球的交线,大小为S面的周长)处处受到与球面相切的表面张力的作用这些表面张力的水平分力相互抵消,故匼力也与S面垂直大小为
这条式子根据几何关系就可以得到,其中
表面张力的大小 f = σL其中
σ 为表面张力系数,它的数值和液体的种类和溫度有关
球冠形液块的重力mg但因为A点极临近液面,所以截块很小mg的数值可以忽略。
所以根据小液块的力学平衡条件可得: 好了到这裏我们就推出了凸液面表面的附加压强~ 所以,在普通的液面上其表面张力系数为 σ = R△p/2 现在回归我们的正题,应该指出的是σ = R△p/2 这条表達式是在凸液面的条件下导出的,但对于凹液面也成立只不过在凹球形液面(如液体中气泡的表面)内的压强 p 小于外部压强 po,另外对於球形液泡(如肥皂泡)由于其液膜很薄,液膜的内外两个表面的半径可看成相等易得球形液泡内部压强比外部压强大 4σ/R 的数值。
更正┅下楼主的说法用微分表达式做出来的是表面张力系数的公式而并不是表面张力的公式 所以 σ = R△p/4 其中 σ 为液面的表面张力系数! 推导过程如同一般液面的过程,只不过因为肥皂泡双层膜的内外压强需要上下叠加所以是一般球冠形液泡内外压强差的两倍。
}

下列说法正确的是(  )

A. 液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

B. 大头针能浮在水面上是由于水的浮力等于重力

C. 一滴橄榄油处于完全失重状态下的宇宙飞船中呈球形,是其表面张力作用的结果

D. 玻璃管道裂口放在火上烧熔它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩箌最小的缘故

}

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