精品解析：2024届江苏省扬州市新华中学高三下学期二模物理试题

2024届江苏省扬州市新华中学高三下学期二模 物理试题 注意事项： 考生在答题前请认真阅读本注意事项 1．本试卷包含选择题和非选择题两部分．考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效． 全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分． 2．答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，请用橡皮擦干 净后，再选涂其它答案．答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的 指定位置，在其它位置答题一律无效。 3．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。 一、单项选择题：共11小题，每小题4分，计44分．每小题只有一个选项最符合题意． 1. 下列说法正确的是（　　） A. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 B 光电效应揭示了光具有粒子性 C. 查德威克的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象 D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性 2. 在音乐理论中，把一组音按音调高低的次序排列起来就成为音阶，也就是大家都知道的do，re，mi，fa，sol，la，si，下表列出了某乐律C调音阶中各音的频率，假设一架钢琴同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”，则“mi”与“fa”（　　） 唱名 do re mi fa sol la si 该唱名频率与do的频率之比 （C调） 264 297 330 352 396 440 495 A. 频率之比为 B. 在空中传播的波长之比为 C. 在空中传播的速度之比为 D. 两个音可以在空中形成干涉 3. 世界上首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的Th为核燃料。已知的半衰期为24天，下列说法正确的是（ ） A. β衰变的电子来自于钍原子的核外电子 B. 通过物理方法或化学方法都能改变的半衰期 C. 4个经过48天后一定还剩余1个 D. 经过6次α衰变和4次β衰变可变成 4. 一简谐横波沿x轴方向传播，已知时的波形如图甲所示，图乙是处的质点的振动图像，则下列说法正确的是（ ） A. 该简谐波沿x轴正方向传播 B. 经过1s，处质点向前传播10m C. 在时，处的质点速度方向与位移方向相同 D. 经过任意0.5s的时间，处的质点经过的路程一定为25cm 5. 筷子夹球游戏深受人们的喜爱，选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器，在规定时间内搬运多者胜。某同学水平持筷（两根筷子及球心在同一水平面内）夹着乒乓球的俯视图如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 乒乓球受到四个力的作用 B. 如果乒乓球静止，则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上 C. 如果乒乓球静止，减小筷子间夹角θ，筷子对乒乓球的作用力大小不变 D. 如果乒乓球加速运动，筷子对乒乓球的弹力大于乒乓球对筷子的弹力 6. 如图所示，一半径为R的光滑大圆环竖直固定在水平面上，其上套一小环，a、b为圆环上关于竖直直径对称的两点，将a点下方圆环拆走，若小环从大圆环的最高点c由静止开始下滑，当小环滑到b点时，恰好对大圆环无作用力。已知重力加速度大小为g，若让小环从最高点c由静止下滑从a点滑离，小环滑离a点时竖直分速度大小为（ ） A B. C. D. 7. 范德格拉夫起电机可为加速离子提供高电压，其结构示意图如图所示，大金属球壳由绝缘支柱支持着，球壳内壁接电刷F的左端，当带正电传送带（橡胶布做成）经过电刷F的近旁时，电刷F便将电荷传送给与它相接的导体球壳上，使球壳电势不断升高。关于这个起电机，以下说法正确的有（　　） A. 电刷F与传送带之间是摩擦起电 B. 把电刷F放于金属球壳内部，主要是出于安全考虑 C. 工作中，电刷F的右端感应出负电荷，但它的电势不断升高 D. 传送带不运动，金属球壳上的电荷量也能不断增多 8. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（　　） A. 光频率比光的频率大 B. 在冰晶中，光传播速度较小 C. 用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽 D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小 9. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（　　） A. 电流表示数为 B. 电压表示数为10V C. 滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小 D. 滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小 10. 如图所示，光垂直照射倾斜木板，把一个质量为0.2kg的小球从倾斜木板顶端水平弹射出来做平抛运动，小球刚好落在倾斜木板底端。然后使用手机连续拍照功能，拍出多张照片记录小球此运动过程。通过分析照片可以得到小球的飞行时间为0.6s，小球与其影子距离最大时，影子A距木板顶端和底端的距离之比为，重力加速度。下列说法不正确的是（ ） A. 飞行过程中，重力对小球做的功为3.6J B. 小球与影子距离最大时，刚好是飞行的中间时刻 C. 木板的斜面倾角 D. 木板的长度为3.6m 11. 三峡大坝是目前世界上最大的水力发电站，装机容量达2250万千瓦，年发电量1000亿千瓦时。发电机发电的原理可作如图简化：KLMN是一个放在匀强磁场中的矩形导线框，线框绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿逆时针方向（俯视）匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置），此时导线框中产生的电动势为E。下列说法正确的是（　　） A. 时刻，电流沿KLMNK方向 B. 时刻，穿过线框的磁通量变化率最大 C. 该交流电动势的有效值为 D. 该交流电动势瞬时值表达式为 二、非选择题：共5小题，计56分．其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位． 12. 某次实验课上，为测量重力加速度，小组设计了如下实验：如图甲所示，细绳一端连接金属小球，另一端固定于O点，O点处有力传感器（图中未画出）可测出细绳的拉力大小。将小球拉至图示位置处，由静止释放，发现细绳的拉力大小在小球摆动的过程中做周期性变化如图乙所示。由图乙可读出拉力大小的变化周期为T，拉力的最大值为，最小值为。就接下来的实验，小组内展开了讨论 （1）小王同学认为：若小球摆动的角度较小，则还需测量摆长L，结合拉力大小的变化周期T，算出重力加速度______（用L、T表示）； （2）小王同学用刻度尺测量了摆线长，用游标卡尺测量了小球直径如图丙所示，小球直径为_______mm； （3）小李同学认为：无论小球摆动的角度大小，都只需测量小球的质量m，再结合拉力的最大值、最小值，算出重力加速度______（用m、、表示）； （4）小李同学测量出数据：，可计算出重力加速度______（保留两位有效数字）。 13. 如图所示，横截面积均为S的两导热汽缸A、B通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D，两汽缸中各有一个质量为m的活塞，汽缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱长度恰为L，汽缸A中的活塞处于静止状态时，气柱长度为3L。已知大气压强，弹簧的劲度系数，重力加速度为g，活塞可在汽缸内无摩擦滑动但不漏气。现将一个质量为m的重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，并打开阀门D，保持环境温度不变，待系统稳定后，求弹簧的形变量和汽缸A中活塞向下移动的距离。 14. 如图所示，质量为m的小球穿过竖直杆，与一自然长度为L轻质弹性绳相连。弹性绳跨过M处的光滑小滑轮，右端固定在N点，O、M、N处于同一水平线上且。从O点静止释放小球，小球可以到达最低点P，其中。已知小球与竖直杆之间的摩擦因数为μ，弹性绳劲度系数为k始终在弹性限度内，弹性势能（x为形变量），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，空气阻力不计。求： （1）小球从O点释放时的加速度大小a； （2）小球从O点运动到P点过程中弹性绳做的功W； （3）若O点下方有一Q点且，则小球第一次经过Q点时的动能。 15. 目前我国航天事业正处在飞速发展时期，对于人造卫星的发射，曾经有人提出这样的构想：沿着地球的某条弦挖一通道，并铺设成光滑轨道，在通道的两个出口分别将一物体和待测卫星同时释放，利用两者碰撞（弹性碰撞）效应，就可以将卫星发射出去，已知地表重力加速度，地球半径R。物体做简谐运动的周期，m为物体的质量，为简谐运动物体的回复力和其离开平衡位置的位移大小之比。 （1）如图1所示，设想在地球上距地心h处挖一条光滑通道AB，从A点静止释放一个质量为m的物体，求物体通过通道中心的速度大小，以及物体从A运动到B点的时间（质量分布均匀的空腔对空腔内的物体的万有引力为零） （2）如图2所示，若通道已经挖好，且，如果在AB处同时释放两个物体，物体质量分别为M和m，他们同时到达点并发生弹性碰撞，要使小物体飞出通道口速度达到第一宇宙速度，M和m应该满足什么关系？ 16. 如图所示，在直角坐标系xOy中，Q点坐标为，M点坐标为（0，L），N点坐标为。虚线NQ右侧且在x轴上方有沿y轴负方向的匀强电场，直线MQ左下方有垂直xOy平面向外的匀强磁场，NQ和MQ之间是无场区。质量m、电量q的带正电粒子，从Q点与直线MQ成30°角，以大小为v0的速度射入磁场，经磁场和电场偏转后恰好能从Q点再次进入磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小，不计重力，不考虑边界效应。 （1）求粒子第一次在磁场中运动的时间； （2）求匀强电场的电场强度大小； （3）若从第二次进入磁场开始，每次从Q点进入磁场时，磁感应强度的大小都变为上一次的一半，求第n次从Q点进入磁场到下一次回到Q点的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024届江苏省扬州市新华中学高三下学期二模 物理试题 注意事项： 考生在答题前请认真阅读本注意事项 1．本试卷包含选择题和非选择题两部分．考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效． 全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分． 2．答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，请用橡皮擦干 净后，再选涂其它答案．答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的 指定位置，在其它位置答题一律无效。 3．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。 一、单项选择题：共11小题，每小题4分，计44分．每小题只有一个选项最符合题意． 1. 下列说法正确是（　　） A. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 B. 光电效应揭示了光具有粒子性 C. 查德威克的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象 D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性 【答案】B 【解析】 【详解】A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与光的频率有关，与入射光的强度无关，故A错误； B．光电效应揭示了光具有粒子性，故B正确； C．卢瑟福的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象，故C错误； D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性，故D错误。 故选B。 2. 在音乐理论中，把一组音按音调高低的次序排列起来就成为音阶，也就是大家都知道的do，re，mi，fa，sol，la，si，下表列出了某乐律C调音阶中各音的频率，假设一架钢琴同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”，则“mi”与“fa”（　　） 唱名 do re mi fa sol la si 该唱名的频率与do的频率之比 （C调） 264 297 330 352 396 440 495 A. 频率之比为 B. 在空中传播的波长之比为 C. 在空中传播的速度之比为 D. 两个音可以在空中形成干涉 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图表知同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”的频率分别为和，得二者频率之比 故A错误： BC．声波在同状态空气中波速v相同，由得 故B错误，C正确； D．同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”的频率不同，不可能在空中形成干涉，故D错误。 故选C。 3. 世界上首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的Th为核燃料。已知的半衰期为24天，下列说法正确的是（ ） A. β衰变的电子来自于钍原子的核外电子 B. 通过物理方法或化学方法都能改变的半衰期 C. 4个经过48天后一定还剩余1个 D. 经过6次α衰变和4次β衰变可变成 【答案】D 【解析】 【详解】A．衰变是原子核自发的，是原子核的一个中子转变为一个质子和一个电子，β衰变的电子来自于原子核，故A错误； B．半衰期由原子核自身决定，与物理环境和化学环境无关，所以通过物理方法或化学方法都不能改变的半衰期，故B错误； C．半衰期是大量统计规律，所以4个不满足统计规律，故C错误； D．衰变成，根据质量数守恒可得经过的α衰变次数为 根据电荷数守恒可得经过的β衰变的次数为 所以经过6次α衰变和4次β衰变可变成，故D正确。 故选D。 4. 一简谐横波沿x轴方向传播，已知时的波形如图甲所示，图乙是处的质点的振动图像，则下列说法正确的是（ ） A. 该简谐波沿x轴正方向传播 B. 经过1s，处质点向前传播10m C. 在时，处的质点速度方向与位移方向相同 D. 经过任意0.5s的时间，处的质点经过的路程一定为25cm 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，处的质点在时沿y轴正方向振动，由图甲根据波形平移法可知，该简谐波沿x轴负方向传播，故A错误； B．质点只会在平衡位置上下振动，并不会随波的传播方向迁移，故B错误； C．由图乙可知，周期为，则有 简谐波沿x轴负方向传播，由图甲可知，时处的质点从平衡位置向下振动，则在时，处的质点处于平衡位置到波谷的振动过程中，质点速度方向与位移方向均为负方向，故C正确； D．由于 可知只有当计时位置在平衡位置和波峰或波谷位置时，经过0.5s的时间，处的质点经过的路程才为 如果计时位置不在平衡位置和波峰或波谷位置时，经过0.5s的时间，处的质点经过的路程不等于，故D错误。 故选C。 5. 筷子夹球游戏深受人们的喜爱，选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器，在规定时间内搬运多者胜。某同学水平持筷（两根筷子及球心在同一水平面内）夹着乒乓球的俯视图如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 乒乓球受到四个力的作用 B. 如果乒乓球静止，则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上 C. 如果乒乓球静止，减小筷子间夹角θ，筷子对乒乓球的作用力大小不变 D. 如果乒乓球加速运动，筷子对乒乓球的弹力大于乒乓球对筷子的弹力 【答案】C 【解析】 【详解】A．乒乓球受到重力、两个筷子对它的弹力、两个筷子对它的摩擦力五个力的作用，故A错误； B．如图所示 如果乒乓球静止，两个筷子对乒乓球的弹力的合力水平向左，所以两个摩擦力在水平方向都有分量，分量的合力向右，即 乒乓球受到筷子的摩擦力方向不是竖直向上，故B错误； C．如果乒乓球静止，两筷子夹角θ无论怎么变化，筷子给乒乓球的作用力总是与乒乓球的重力抵消，大小相等，即筷子给乒乓球的作用力保持不变，C正确； D．筷子对乒乓球的弹力和乒乓球对筷子的弹力是一对作用力与反作用力，无论乒乓球是否有加速度，这两个力的大小总是相等的，故D错误； 故选C。 6. 如图所示，一半径为R的光滑大圆环竖直固定在水平面上，其上套一小环，a、b为圆环上关于竖直直径对称的两点，将a点下方圆环拆走，若小环从大圆环的最高点c由静止开始下滑，当小环滑到b点时，恰好对大圆环无作用力。已知重力加速度大小为g，若让小环从最高点c由静止下滑从a点滑离，小环滑离a点时竖直分速度大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意，设b点与O点的连线与竖直方向的夹角为，如图所示 从c到b由动能定理有 在b点，由牛顿第二定律有 解得 ， 故小环滑离a点时的速度为 小环滑离a点时竖直分速度大小为 故选A。 7. 范德格拉夫起电机可为加速离子提供高电压，其结构示意图如图所示，大金属球壳由绝缘支柱支持着，球壳内壁接电刷F的左端，当带正电传送带（橡胶布做成）经过电刷F的近旁时，电刷F便将电荷传送给与它相接的导体球壳上，使球壳电势不断升高。关于这个起电机，以下说法正确的有（　　） A. 电刷F与传送带之间是摩擦起电 B. 把电刷F放于金属球壳内部，主要是出于安全考虑 C. 工作中，电刷F的右端感应出负电荷，但它的电势不断升高 D. 传送带不运动，金属球壳上的电荷量也能不断增多 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于带正电传送带（橡胶布做成）经过电刷F近旁时，电刷F便将电荷传送给与它相接的导体球壳上，两者没有接触，可知电刷F与传送带之间是感应起电，A错误； B．把电刷F放于金属球壳内部，主要考虑到当带电的物体接触金属容器内侧时，由于静电平衡，容器将获得所有电荷，并且使物体成为电中性，B错误； C．根据静电感应的“近异远同”规律可知，工作中，带正电传送带（橡胶布做成）经过电刷F的近旁时，电刷F的右端（近端）感应出负电荷，电刷F的左端（远端）感应出正电荷，由于球壳内壁接电刷F的左端，即球壳内壁接电刷F电势相等，在电刷F便将正电荷不断传送给与它相接的导体球壳上，球壳电势不断升高，即电刷的电势也不断升高，C正确； D．电刷F的右端与传送带之间会发生尖端放电，若传送带不运动，尖端放电结束后，不会再发生感应起电，只有传送带在运动过程中，不断地通过尖端放电，才能够金属球壳上的电荷量不断增多，即传送带不运动，金属球壳上的电荷量不能不断增多，D错误。 故选C。 8. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（　　） A. 光的频率比光的频率大 B. 在冰晶中，光的传播速度较小 C. 用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽 D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小 【答案】B 【解析】 【分析】本题可以用红光与紫光类比光和光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。 由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律得出折射率关系，就知道波长关系；依据临界角公式比较临界角的大小；再根据单缝衍射进行分析。 【详解】A.由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知光的波长比光的波长大，光的频率比光的频率小，故A错误； B.已知冰晶对光的折射率比对光的折射率大，根据 可知在冰晶中，光的传播速度较小，故B正确； C.波长越小，衍射现象越不明显，单缝衍射的中央亮条纹越窄，用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更窄，故C错误； D．同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，根据 可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故D错误。 故选B。 9. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（　　） A. 电流表示数为 B. 电压表示数为10V C. 滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小 D. 滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．题图的电路图可以等效为 设原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，又因为理想变压器原副线圈功率相等，有 整理有 电源的电压输出为 因为电流表和电压表测量的为有效值，电源的有效值为30V，电流表的示数为 原线圈两端电压的有效值为 电压表测量的是副线圈两端的电压，即 整理有 故AB错误： C．当滑片P从b向a缓慢滑动过程中，阻值变大，根据电流规律可知，总电阻变大，结合之前的分析可知，流过电阻的电流减小，由变压器规律，流过副线圈的电流也成比例减小，电阻不变，电流减小，根据，所以功率减小，故C正确； D．由之前的分析，可以将电阻与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，有电源的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻20Ω时，即，其输出功率最大，所以在滑片从b向a缓慢滑的过程中，其副线圆的输出功率先增大，后减小，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，光垂直照射倾斜木板，把一个质量为0.2kg的小球从倾斜木板顶端水平弹射出来做平抛运动，小球刚好落在倾斜木板底端。然后使用手机连续拍照功能，拍出多张照片记录小球此运动过程。通过分析照片可以得到小球的飞行时间为0.6s，小球与其影子距离最大时，影子A距木板顶端和底端的距离之比为，重力加速度。下列说法不正确的是（ ） A. 飞行过程中，重力对小球做的功为3.6J B. 小球与影子距离最大时，刚好是飞行的中间时刻 C. 木板的斜面倾角 D. 木板的长度为3.6m 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动位移时间公式有 根据功的公式，可得飞行过程中，重力对小球做的功为 故A正确； B．经过分析可知，当小球与影子距离最大时，此时小球的速度方向与斜面平行，即速度方向与水平方向的夹角为，此时竖直方向的速度为 当小球落到斜面底端时，此时小球位移与水平方向的夹角为，令此时速度方向与水平方向的夹角为，则有 此时竖直方向的速度为 则有 则有 故小球与影子距离最大时，刚好是飞行的中间时刻，故B正确； CD．将小球的运动沿斜面与垂直于斜面分解，建立直角坐标系如图所示 由题意可知 则有 可得 又由于 则y方向速度减为零需要的时间为 结合上述有 联立可得 可得 则有 故木板的长度为 故C错误，D正确。 本题选不正确的，故选C。 11. 三峡大坝是目前世界上最大的水力发电站，装机容量达2250万千瓦，年发电量1000亿千瓦时。发电机发电的原理可作如图简化：KLMN是一个放在匀强磁场中的矩形导线框，线框绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿逆时针方向（俯视）匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置），此时导线框中产生的电动势为E。下列说法正确的是（　　） A. 时刻，电流沿KLMNK方向 B. 时刻，穿过线框的磁通量变化率最大 C. 该交流电动势的有效值为 D. 该交流电动势瞬时值表达式为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍线圈磁通量的变化，而时刻，MN边与磁场方向的夹角为，并且沿逆时针方向（俯视）匀速转动，向右的磁通量将要增大，所以感应电流产生的磁场方向向左，感应电流沿KNML方向，A错误； B．时刻，转过的角度为 所以此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量最大，但是磁通量变化率最小，B错误； C．该交流电动势的有效值为峰值电动势除以根号二，当MN边与磁场方向的夹角为时的感应电动势为 而峰值电动势为 该交流电动势的有效值为 C错误； D．该交流电动势瞬时值表达式为 D正确； 故选D。 二、非选择题：共5小题，计56分．其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位． 12. 某次实验课上，为测量重力加速度，小组设计了如下实验：如图甲所示，细绳一端连接金属小球，另一端固定于O点，O点处有力传感器（图中未画出）可测出细绳的拉力大小。将小球拉至图示位置处，由静止释放，发现细绳的拉力大小在小球摆动的过程中做周期性变化如图乙所示。由图乙可读出拉力大小的变化周期为T，拉力的最大值为，最小值为。就接下来的实验，小组内展开了讨论 （1）小王同学认为：若小球摆动的角度较小，则还需测量摆长L，结合拉力大小的变化周期T，算出重力加速度______（用L、T表示）； （2）小王同学用刻度尺测量了摆线长，用游标卡尺测量了小球直径如图丙所示，小球直径为_______mm； （3）小李同学认为：无论小球摆动的角度大小，都只需测量小球的质量m，再结合拉力的最大值、最小值，算出重力加速度______（用m、、表示）； （4）小李同学测量出数据：，可计算出重力加速度______（保留两位有效数字）。 【答案】（1） （2）21.3 （3） （4）9.7m/s2 【解析】 【小问1详解】 依题意，单摆的周期为2T，由 解得 【小问2详解】 小球直径为 2.1cm+3×0.1mm=21.3mm 【小问3详解】 小球在最高点时，速度为零，可得 小球在最低点时，由牛顿第二定律可得 小球从最高点运动到最低点过程，根据机械能守恒，可得 联立，解得 【小问4详解】 代入数据可得 g=9.7m/s2 13. 如图所示，横截面积均为S的两导热汽缸A、B通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D，两汽缸中各有一个质量为m的活塞，汽缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱长度恰为L，汽缸A中的活塞处于静止状态时，气柱长度为3L。已知大气压强，弹簧的劲度系数，重力加速度为g，活塞可在汽缸内无摩擦滑动但不漏气。现将一个质量为m的重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，并打开阀门D，保持环境温度不变，待系统稳定后，求弹簧的形变量和汽缸A中活塞向下移动的距离。 【答案】； 。 【解析】 【详解】未放重物时汽缸中气体的压强 汽缸中气体的压强 放上重物后两部分气体混合，压强 汽缸中活塞平衡时，由平衡条件可得 解得弹簧的形变量 两部分气体混合后的总长度设为，由平衡条件可得 解得 由几何关系知汽缸中的活塞向下移动的距离为 代入整理得 14. 如图所示，质量为m的小球穿过竖直杆，与一自然长度为L轻质弹性绳相连。弹性绳跨过M处的光滑小滑轮，右端固定在N点，O、M、N处于同一水平线上且。从O点静止释放小球，小球可以到达最低点P，其中。已知小球与竖直杆之间的摩擦因数为μ，弹性绳劲度系数为k始终在弹性限度内，弹性势能（x为形变量），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，空气阻力不计。求： （1）小球从O点释放时的加速度大小a； （2）小球从O点运动到P点过程中弹性绳做的功W； （3）若O点下方有一Q点且，则小球第一次经过Q点时的动能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）小球从O点释放瞬间，小球对杆的压力大小与弹性绳弹力大小相等为，受力分析得 解得 （2）小球释放后运动到P的过程中，对竖直杆的压力 为恒定值，故过程中摩擦力大小恒定。根据动能定理 解得弹性绳做的功 （3）因弹性势能，由O到P过程弹性绳的弹性势能变化量 则O到Q过程弹性绳对小球做的功 对小球从O到Q过程应用动能定理 解得 15. 目前我国航天事业正处在飞速发展时期，对于人造卫星的发射，曾经有人提出这样的构想：沿着地球的某条弦挖一通道，并铺设成光滑轨道，在通道的两个出口分别将一物体和待测卫星同时释放，利用两者碰撞（弹性碰撞）效应，就可以将卫星发射出去，已知地表重力加速度，地球半径R。物体做简谐运动的周期，m为物体的质量，为简谐运动物体的回复力和其离开平衡位置的位移大小之比。 （1）如图1所示，设想在地球上距地心h处挖一条光滑通道AB，从A点静止释放一个质量为m的物体，求物体通过通道中心的速度大小，以及物体从A运动到B点的时间（质量分布均匀的空腔对空腔内的物体的万有引力为零） （2）如图2所示，若通道已经挖好，且，如果在AB处同时释放两个物体，物体质量分别为M和m，他们同时到达点并发生弹性碰撞，要使小物体飞出通道口速度达到第一宇宙速度，M和m应该满足什么关系？ 【答案】（1），；（2） 【解析】 【详解】（1）质点在距离球心r处所受到的引力为 故引力在AB通道方向分力为（设向右为正方向） 该力与成正比，故物体做简谐运动，由引力表达式知 在地表万有引力近似等于重力知 则 物体从A运动到B点的时间为 从A到点，由动能定理可得 代入得 （2）由（1）可知，物体到达点速度均为 碰撞中满足动量守恒，则 根据机械能守恒知 代入得 返回出口过程中 代入得 由题意可知 即 代入得 16. 如图所示，在直角坐标系xOy中，Q点坐标为，M点坐标为（0，L），N点坐标为。虚线NQ右侧且在x轴上方有沿y轴负方向的匀强电场，直线MQ左下方有垂直xOy平面向外的匀强磁场，NQ和MQ之间是无场区。质量m、电量q的带正电粒子，从Q点与直线MQ成30°角，以大小为v0的速度射入磁场，经磁场和电场偏转后恰好能从Q点再次进入磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小，不计重力，不考虑边界效应。 （1）求粒子第一次在磁场中运动的时间； （2）求匀强电场的电场强度大小； （3）若从第二次进入磁场开始，每次从Q点进入磁场时，磁感应强度的大小都变为上一次的一半，求第n次从Q点进入磁场到下一次回到Q点的时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图 由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 粒子在磁场中运动的周期为 Q点入射弦切角，有弦所对圆心角为，弦长等于半径 所以粒子在磁场中做圆周运动，轨迹对应的圆心角为 则粒子第一次在磁场中运动的时间 解得 （2）因为 则 与弦切角相等，故粒子沿x轴正方向出磁场，匀速经无场区后，进入电场做类平抛运动，方向有 由几何关系可知 方向有 由几何关系可知 联立解得 ， （3）粒子在电场中类平抛到Q点速度与x轴的夹角始终为，则 又由（1）得 其中 解得 第n次在磁场中运动的时间为 其中 故第n次在磁场中运动的时间为 第n次在无场区和电场中的类平抛，x轴方向保持匀速运动，由第n次在无场区和电场中的时间为 其中 故第n次在无场区和电场中的时间为 所以粒子第n次从Q进入磁场再回到Q点的时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $