【知识点详解】
1. 比值定义法:在物理学中,比值定义法是一种常见的定义物理量的方式。它通过两个基本物理量的比值来定义新的物理量,确保新定义的物理量独立于所选用的基本量的具体数值,反映的是物质的固有属性。例如,电场强度E是由电荷量Q与距离r的比值定义的,即E=F/Q,这里的F是单位正电荷受到的力;电阻R由电压V和电流I的比值定义,即R=V/I;电容C是电荷Q与电压V的比值,C=Q/V;电流强度I是电荷量Q与时间t的比值,I=ΔQ/Δt;电势φ是由电势差V与电荷量Q的比值定义,φ=V/Q。题目中给出的选项中,A和C是比值定义法的表示。
2. 悬线橡皮问题:当橡皮随铅笔水平向右移动时,由于保持悬线竖直,橡皮将做匀速直线运动。根据牛顿第一定律,如果物体所受合外力为零,它将保持匀速直线运动状态。因此,橡皮的速度大小和方向都不会改变,选项A正确。
3. 感应式发电机:当铜盘转动时,根据电磁感应原理,会在电路中产生感应电流。要观察到电流,必须形成闭合电路。选项A和D中,电刷的位置使得电流无法在电流表中形成通路,故错误;B选项中,电流会通过O1和O2直接流出,不会经过电流表;C选项形成了闭合回路,因此电流表会有感应电流。
4. 弹簧测力计问题:当小车做匀速直线运动时,甲、乙两个弹簧测力计的示数相等,说明物体受力平衡。而当小车做匀加速直线运动时,甲测力计示数减小,表明物体受到的合力向左,由牛顿第二定律可知,物体的加速度方向与合力方向相同,即向左。因此,小车的加速度a=Fnet/m=(10N-8N)/1kg=2m/s²,选项A正确。
5. 回旋加速器:回旋加速器利用电场加速和磁场偏转粒子。质子的最大动能与加速电压无关,只与磁感应强度B和回旋半径有关。质子的最大动能Ek=(eBv)²/(2m),其中e是质子电荷,B是磁感应强度,v是质子的速度。当质子速度接近光速时,动能不再增加,因此Ek不可能无限增大。选项C正确。不同粒子(如α粒子)在相同条件下加速,需要调整交流电频率,因为不同粒子的比荷(电荷/质量)不同。
6. 加速度传感器:传感器中的电容器C1和C2的电容与板间的距离和面积有关。当载体向上加速时,支撑梁1受到的张力增加,导致C1的电容减小,C2的电容增大。电容器的电压与电荷量和电容成反比,所以C1的电压减小,C2的电压增大。选项D正确。
7. 导体柱问题:根据欧姆定律,导体中的电流与电压成正比,与电阻成反比。两导体串联,电流相等,通过电势差的变化可推算出横截面积的比值。由图像知φ-x关系,可以计算出导体m、n的电阻比,进一步求得横截面积比。选项B正确。
8. 地月双星系统:拉格朗日点是天体动力学中的稳定平衡点,位于地球和月球连线的延长线上。在此处的航天器将与地球和月球有相同的周期。选项B正确,因为双星系统周期T=2π√(m1+m2/G(M1+M2))。C选项表述错误,距离比不是质量比,而是质量的倒数比。D选项给出了拉格朗日点的数学表达式,正确。
9. 杂技表演问题:小球A和B从不同高度自由落下,它们在空中运动的时间与高度h和重力加速度g有关。由于两球在同一竖直线上,B下落时间是A的1/k倍。当A落地时,B距地面的高度h'满足h'=kh-h。因此,当A落地时,B距离地面的高度h'小于kh。
以上是对试卷中涉及的物理知识的详细解释,涵盖了比值定义法、牛顿定律、电磁感应、回旋加速器、传感器工作原理、天体运动以及自由落体等多个方面。这些知识点是高中物理的重要组成部分,对于理解基本物理概念和解决实际问题具有重要意义。