精品解析：2024届湖北省武汉市黄陂区第七高级中学高三下学期一模物理试题

黄陂一中2024届高三模拟考试（一） 物理试题 一、选择题：（第1~7题只有一个选项符合题意，第8~10题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错的得0分） 1. 半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（　　） A. 这种渗透过程是自发可逆的 B. 硅晶体具有光学上的各向同性 C. 这种渗透过程是分子的扩散现象 D. 温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加 2. 在与纸面平行的匀强电场中，建立如图甲所示的直角坐标系，a、b、c、d是该坐标系中的4个点，已知、、；现有一电子以某一初速度从点沿Od方向射入，则图乙中abcd区域内，能大致反映电子运动轨迹的是（　　） A. ① B. ② C. ③ D. ④ 3. 消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个碗的正视图如图所示，其中a、b分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是（　　） A. 若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小 B. 若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，a杆受到的弹力不变 C. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力变小 D. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力不变 4. n匝半径为r的圆形闭合线圈，置于如图所示的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。若磁感应强度与时间的关系为（、k为常数），线圈中产生的感应电动势为E；若磁感应强度，使线圈绕直径匀速转动时，线圈中产生的感应电动势的有效值也为E．则线圈的角速度为（　　） A. B. C. D. 5. 同一赛车分别在干燥路面及湿滑路面以恒定加速度和启动达到最大速度。已知，赛车两次启动过程中阻力大小相等且不变，能达到的额定功率相同。则赛车的速度随时间变化的图像正确的是（图中、为直线）（　　） A. B. C. D. 6. 在地球赤道平面内有一颗运动方向与地球自转方向相同的卫星，其轨道半径为地球半径的倍，在赤道上某处建有一卫星监测站。若地球半径为，地球表面重力加速度大小为，地球自转角速度为，则监测站能连续监测到该卫星的最长时间约为（　　） A. B. C. D. 7. 质量为2kg的小球b静止在光滑的水平地面上，左端连接一水平轻质弹簧，质量为2kg的另一小球a以4m/s的速度向b运动，从小球a接触弹簧到压缩到最短所经历的时间为，已知此弹簧的压缩量x与弹性势能的关系为，则小球a、b在这段时间内的位移大小分别为（　　） A. m， B. m，m C. m，m D. m，m 8. 下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（　　） A. 甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B. 乙图，海市蜃楼是光的反射现象 C. 丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D. 丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光偏振现象 9. 如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为20cm，波速为5m/s，在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距2m（小于一个波长）。当质点a在波峰位置时，质点b在x轴上方与x轴相距10cm的位置且向上振动，则（ ） A. 此波的波长为12m B. 此波的周期为0.48s C. 从此时刻起经过0.2s，质点a与b的速度相同 D. 从此时刻起经过1.6s，质点b处于波谷位置 10. 如图所示，直线OA与y轴的夹角，在此角范围内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为的粒子以速度从y轴上P点平行于x轴射入电场，粒子经电场偏转并经过OA上的Q点进入一矩形匀强磁场区域（未画出，方向垂直纸面向外），并沿x轴负方向经过O点．已知O点到Q点的距离为6l，电场强度不计粒子的重力，则（　　） A. O点到P点距离7.2l B. 粒子经过Q点时的速度 C. 匀强磁场的磁感应强度大小 D. 矩形磁场区域的最小面积 二、填空题（本题共2小题，共16分） 11. 用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）上图中I、II、III、IV的名称依次是______。 A. 单缝、双缝、毛玻璃屏、目镜 B. 双缝、单缝、毛玻璃屏、目镜 C. 单缝、双缝、目镜、毛玻璃屏 D. 双缝、单缝、目镜、毛玻璃屏 （2）在调节仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”） （3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺如图乙所示，则读数为______mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长______nm（保留三位有效数字）。 （4）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量多个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有______。 A. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B. “探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 C. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量 12. 物理兴趣小组的同学利用铜片和锌片平行插入柠檬中制作了一个水果电池，经查阅资料了解到该水果电池的电动势小于1V，内阻约为2kΩ，为了尽可能准确地测量该水果电池的电动势和内阻，要求电表读数要超过量程的三分之一。实验室能提供的器材规格如下： 电压表V（0~3V，内阻约为3kΩ）；电流表A（0~0.6A，内阻约为0.05Ω）； 微安表G（0~300μA，内阻为100Ω）；电阻箱R（0~9999Ω）； 滑动变阻器R0（0~50Ω）；开关一个，导线若干。 同学们设计图（a）、图（b）、图（c）所示的三种实验方案并规范进行了实验操作。 （1）用图（a）所示方案：闭合开关，电压表测得的电压________（填“小于”、“等于”或“大于”）水果电池的电动势。 （2）用图（b）所示方案：闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数________（填“有”或“无”）明显的偏转。 （3）用图（c）所示方案：闭合开关，调节电阻箱阻值，记录下微安表和电阻箱示数如下表： 电阻箱阻值R 100Ω 500Ω 900Ω 1300Ω 1700Ω 2100Ω 2500Ω 微安表读数I 220μA 204μA 172μA 148μA 132μA 119μA 110μA 利用计算机软件描绘出图像如图（d）中实线甲所示，其拟合出的函数关系式为，则根据此函数关系式可计算出该柠檬电池的电动势为________V，内阻为________Ω。 （4）某同学又将铜片和锌片平行插入同一柠檬中另一位置，用图（c）所示方案重复实验操作，发现得到的函数图像如图（d）中虚线乙所示，造成实验差异的主要原因可能为（　　） A 柠檬不同区域酸碱度不同导致电池电动势升高 B. 铜片和锌片的间距不变但插入深度变深导致水果电池内阻减小 C. 铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大 四、计算题（本题共3小题，其中第13题12分，第14题14分，第15题18分，共44分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分） 13. 如图，水平固定不动的绝热气缸内，用不导热的轻质活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞横截面积为S，汽缸底部有一电热丝，其阻值为，一轻绳左端连接活塞，另一端跨过定滑轮后与质量为的空小桶相连。开始时小桶静止，外界大气压强为，活塞距离气缸底部的距离为，不计一切摩擦阻力，重力加速度大小为。 （i）若将电热丝通以大小为的恒定电流缓慢加热气体，经时间后，活塞缓慢向右移动的距离为，求该过程气体内能的增量； （ii）若将小桶内缓慢加入细沙，同时控制电热丝的加热功率，保持气缸内气体温度不变，当加入质量为的细沙时，求该过程活塞向右缓慢移动的距离。 14. 每年的双11、双12，我国各大电商平台争相开展促销活动，发达的快递物流网络为这段时间的购物狂欢提供了必要的保障。一些大型的物流分拣中心都采用传送带来分拣快递。如图所示，一足够长的水平传送带以速度顺时针匀速转动，把一质量为的木板轻轻放在传送带上，传送带足够长，同时把一个质量为的铁块轻放在木板上，与之间的动摩擦因数，与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度取，整个运动过程中铁块未从木板上掉下，求： （1）刚将A、B放上传送带时，两个物体的加速度大小； （2）从刚放上到A、B均相对于传送带静止所需要的时间； （3）从刚放上到A、B均相对于传送带静止，传送带电动机需要多消耗电能。 15. 如图甲所示，两条相距L=1m的水平粗糙导轨左端接一定值电阻。T=0s时，一质量m=1kg、阻值r=0.5的金属杆，在水平外力的作用下由静止开始向右运动，5s末到达MN，MN右侧为一匀强磁场，磁感应强度B=1T，方向垂直纸面向内。当金属杆到达MN后，保持外力的功率不变，金属杆进入磁场，8s末开始做匀速直线运动。整个过程金属杆的v-t图象如图乙所示。若导轨电阻忽略不计，杆和导轨始终垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数=0.5，重力加速度。试计算： （1）进入磁场前，金属杆所受的外力F； （2）金属杆到达磁场边界MN时拉力的功率； （3）电阻的阻值R； （4）若前8s金属杆克服摩擦力做功127.5J，试求这段时间内电阻R上产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 黄陂一中2024届高三模拟考试（一） 物理试题 一、选择题：（第1~7题只有一个选项符合题意，第8~10题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错的得0分） 1. 半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（　　） A. 这种渗透过程是自发可逆的 B. 硅晶体具有光学上各向同性 C. 这种渗透过程是分子的扩散现象 D. 温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加 【答案】C 【解析】 【详解】AC．掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A错误，C正确； B．由于硅晶体的晶格结构，硅晶体具有光学上的各向异性，故B错误； D．温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，故D错误。 故选C。 2. 在与纸面平行的匀强电场中，建立如图甲所示的直角坐标系，a、b、c、d是该坐标系中的4个点，已知、、；现有一电子以某一初速度从点沿Od方向射入，则图乙中abcd区域内，能大致反映电子运动轨迹的是（　　） A. ① B. ② C. ③ D. ④ 【答案】B 【解析】 【详解】已知、、，则ad中点f（0，L）的电势为 可知bf连线为等势线，场强与等势线垂直，即沿着aO方向斜向下，电子以某一初速度从点沿Od方向射入图乙中abcd区域内，电子的初速度方向与电场力方向垂直，电子做类平抛运动，则能大致反映电子运动轨迹的是②。 故选B。 3. 消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个碗的正视图如图所示，其中a、b分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是（　　） A. 若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小 B. 若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，a杆受到的弹力不变 C. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力变小 D. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力不变 【答案】D 【解析】 【详解】 A．若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项A错误； B．对碗受力分析如图，设b点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ，则 若减小a、b间距，则θ减小，a杆受到的弹力F1减小，选项B错误； CD．杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，则碗受到杆的作用力不变，总等于重力，选项C错误，D正确。 故选D。 4. n匝半径为r的圆形闭合线圈，置于如图所示的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。若磁感应强度与时间的关系为（、k为常数），线圈中产生的感应电动势为E；若磁感应强度，使线圈绕直径匀速转动时，线圈中产生的感应电动势的有效值也为E．则线圈的角速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】若磁感应强度与时间的关系为（、k为常数），则线圈中产生的感应电动势为 若磁感应强度，使线圈绕直径匀速转动时，线圈中产生的感应电动势 联立解得 故选D。 5. 同一赛车分别在干燥路面及湿滑路面以恒定加速度和启动达到最大速度。已知，赛车两次启动过程中阻力大小相等且不变，能达到的额定功率相同。则赛车的速度随时间变化的图像正确的是（图中、为直线）（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对赛车由牛顿第二定律可得 则有 由于，则有 设赛车在干燥路面做匀加速运动达到的最大速度为，在湿滑路面做匀加速运动达到的最大速度为，则有 可知 在干燥路面及湿滑路面赛车的额定功率相同，当牵引力大小等于阻力时则有 可知赛车在干燥路面及湿滑路面达到的最大速度相等。 故选B。 6. 在地球赤道平面内有一颗运动方向与地球自转方向相同的卫星，其轨道半径为地球半径的倍，在赤道上某处建有一卫星监测站。若地球半径为，地球表面重力加速度大小为，地球自转角速度为，则监测站能连续监测到该卫星的最长时间约为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设地球质量为M，卫星A的质量为m，根据万有引力提供向心力，有 由题意可知卫星A的轨道半径为 在地球表面根据万有引力等于重力 联立解得 如图所示，卫星A的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星A和地面测控站B不能一直保持直接通讯，也就监测不到。设无遮挡时间为t，则它们转过的角度之差最多为时就不能通讯 根据几何关系可得 则有 又因为地球自转周期 联立以上解得 ， 故选D。 7. 质量为2kg的小球b静止在光滑的水平地面上，左端连接一水平轻质弹簧，质量为2kg的另一小球a以4m/s的速度向b运动，从小球a接触弹簧到压缩到最短所经历的时间为，已知此弹簧的压缩量x与弹性势能的关系为，则小球a、b在这段时间内的位移大小分别为（　　） A. m， B. m，m C. m，m D. m，m 【答案】A 【解析】 【详解】小球、与弹簧组成的系统动量守恒，弹簧被压缩至最短时，小球、达到共速，设共速时的速度为，小球的初速度为，则由动量守恒定律有 碰撞过程中机械能守恒，有 解得 由弹簧的压缩量x与弹性势能的关系 可得 设小球a、b在这段时间内的位移大小分别为、，任取极短的时间，两小球在任意时刻动量均守恒，任意时刻的速度分别设为、则有 即有 固有 而两小球的对地位移之间的关系为 联立解得 故选A。 8. 下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（　　） A. 甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B. 乙图，海市蜃楼是光的反射现象 C. 丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D. 丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象 【答案】AD 【解析】 【详解】A．阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是薄膜的前后表面的光发生干涉而产生的，故A正确； B．海市蜃楼是光的折射现象，是由于空气不均匀时，对光的折射率不同而产生的，故B错误； C．茂密的树叶间有彩色的光环，这属于光的衍射现象，故C错误； D．偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象，故D正确。 故选AD 9. 如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为20cm，波速为5m/s，在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距2m（小于一个波长）。当质点a在波峰位置时，质点b在x轴上方与x轴相距10cm的位置且向上振动，则（ ） A. 此波的波长为12m B. 此波的周期为0.48s C. 从此时刻起经过0.2s，质点a与b的速度相同 D. 从此时刻起经过1.6s，质点b处于波谷位置 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据题意可知，该波沿x轴正方向传播且质点b在x轴上方，向上振动，则画出波形图有 波的方程为 由于2m（小于一个波长），则代入点（2m，10cm）解得 λ = 12cm 再根据 得 故A正确、B错误； C．当处于平衡位置的点的振动形式传到ab的中点时，ab两个点的速度相等，因此在0.2s的时间内传播的距离为 由波形图可知该质点在a点左侧不在平衡位置，因此此时ab两点速度不相等，故C错误； D．从此时刻起经过1.6s，波传播的距离为 波长是12m的波，a点到左侧的波谷是半个波长，b点到左侧的波谷的距离为 所以1.6s时，质点b处于波谷位置，故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，直线OA与y轴的夹角，在此角范围内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为的粒子以速度从y轴上P点平行于x轴射入电场，粒子经电场偏转并经过OA上的Q点进入一矩形匀强磁场区域（未画出，方向垂直纸面向外），并沿x轴负方向经过O点．已知O点到Q点的距离为6l，电场强度不计粒子的重力，则（　　） A. O点到P点的距离7.2l B. 粒子经过Q点时的速度 C. 匀强磁场的磁感应强度大小 D. 矩形磁场区域的最小面积 【答案】BD 【解析】 【详解】A．从P到Q水平方向 加速度 竖直位移 解得 O点到P点的距离 选项A错误； B．粒子经过Q点时的竖直速度 则在Q点的速度 选项B正确； C．由几何关系可知 则 β=60° 则粒子从Q点射入磁场时速度方向垂直OA方向，然后沿x轴负方向经过O点，可知轨迹如图，由几何关系可知 可得 根据 可得 选项C错误； D．矩形磁场区域的最小面积 选项D正确。 故选BD。 二、填空题（本题共2小题，共16分） 11. 用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）上图中I、II、III、IV的名称依次是______。 A. 单缝、双缝、毛玻璃屏、目镜 B. 双缝、单缝、毛玻璃屏、目镜 C. 单缝、双缝、目镜、毛玻璃屏 D. 双缝、单缝、目镜、毛玻璃屏 （2）在调节仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”） （3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺如图乙所示，则读数为______mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长______nm（保留三位有效数字）。 （4）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量多个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有______。 A. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B. “探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 C. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量 【答案】（1）A （2）平行 （3） ①. 15.02 ②. （4）C 【解析】 【小问1详解】 光源后面为滤光片，使光源发出光变为单色光，之后为单缝，使单色光的相干性较好，之后为双缝，变为两束相干光，在遮光筒中传播，避免外界光线干扰，最后在毛玻璃上叠加形成干涉图样，我们再通过目镜进行观测。故选A。 【小问2详解】 在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。 【小问3详解】 [1]测量头精度为0.02mm，故读数为 [2]由公式可知 【小问4详解】 A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用等效替代的方法，故A错误； B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求平均值的方法，故B错误； C．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量采用的放大测量取平均值的方法，故C正确。 故选C。 12. 物理兴趣小组的同学利用铜片和锌片平行插入柠檬中制作了一个水果电池，经查阅资料了解到该水果电池的电动势小于1V，内阻约为2kΩ，为了尽可能准确地测量该水果电池的电动势和内阻，要求电表读数要超过量程的三分之一。实验室能提供的器材规格如下： 电压表V（0~3V，内阻约为3kΩ）；电流表A（0~0.6A，内阻约为0.05Ω）； 微安表G（0~300μA，内阻为100Ω）；电阻箱R（0~9999Ω）； 滑动变阻器R0（0~50Ω）；开关一个，导线若干。 同学们设计图（a）、图（b）、图（c）所示的三种实验方案并规范进行了实验操作。 （1）用图（a）所示方案：闭合开关，电压表测得的电压________（填“小于”、“等于”或“大于”）水果电池的电动势。 （2）用图（b）所示方案：闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数________（填“有”或“无”）明显的偏转。 （3）用图（c）所示方案：闭合开关，调节电阻箱阻值，记录下微安表和电阻箱示数如下表： 电阻箱阻值R 100Ω 500Ω 900Ω 1300Ω 1700Ω 2100Ω 2500Ω 微安表读数I 220μA 204μA 172μA 148μA 132μA 119μA 110μA 利用计算机软件描绘出图像如图（d）中实线甲所示，其拟合出的函数关系式为，则根据此函数关系式可计算出该柠檬电池的电动势为________V，内阻为________Ω。 （4）某同学又将铜片和锌片平行插入同一柠檬中的另一位置，用图（c）所示方案重复实验操作，发现得到的函数图像如图（d）中虚线乙所示，造成实验差异的主要原因可能为（　　） A 柠檬不同区域酸碱度不同导致电池电动势升高 B. 铜片和锌片的间距不变但插入深度变深导致水果电池内阻减小 C. 铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大 【答案】（1）小于 （2）无 （3） ①. 0.5 ②. 1963 （4）C 【解析】 【小问1详解】 闭合开关，电压表测得的电压为电源的路端电压，小于电源的电动势。 【小问2详解】 滑动变阻器最大阻值为50Ω，而水果电池的内阻约为2kΩ，则滑动变阻器起不到调节作用，所以闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数没有明显偏转。 【小问3详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 所以 则 代入数据解得 ， 【小问4详解】 由图可知，虚线与实线的斜率相同，纵截距偏大，由以上分析可知，电动势不变，而内阻变大，其原因可能为铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大。 故选C。 四、计算题（本题共3小题，其中第13题12分，第14题14分，第15题18分，共44分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分） 13. 如图，水平固定不动的绝热气缸内，用不导热的轻质活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞横截面积为S，汽缸底部有一电热丝，其阻值为，一轻绳左端连接活塞，另一端跨过定滑轮后与质量为的空小桶相连。开始时小桶静止，外界大气压强为，活塞距离气缸底部的距离为，不计一切摩擦阻力，重力加速度大小为。 （i）若将电热丝通以大小为的恒定电流缓慢加热气体，经时间后，活塞缓慢向右移动的距离为，求该过程气体内能的增量； （ii）若将小桶内缓慢加入细沙，同时控制电热丝的加热功率，保持气缸内气体温度不变，当加入质量为的细沙时，求该过程活塞向右缓慢移动的距离。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）电热丝产生的热量为 气体对外做功为 又 根据热力学第一定律，得该过程气体内能的增量为 得 （2）气体温度不变，根据等温变化 又 得 14. 每年的双11、双12，我国各大电商平台争相开展促销活动，发达的快递物流网络为这段时间的购物狂欢提供了必要的保障。一些大型的物流分拣中心都采用传送带来分拣快递。如图所示，一足够长的水平传送带以速度顺时针匀速转动，把一质量为的木板轻轻放在传送带上，传送带足够长，同时把一个质量为的铁块轻放在木板上，与之间的动摩擦因数，与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度取，整个运动过程中铁块未从木板上掉下，求： （1）刚将A、B放上传送带时，两个物体的加速度大小； （2）从刚放上到A、B均相对于传送带静止所需要的时间； （3）从刚放上到A、B均相对于传送带静止，传送带电动机需要多消耗的电能。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由于木板B初始速度为零，且，所以传送带对木板B的摩擦力水平向右，铁块对木板的摩擦力水平向左，由牛顿第二定律得 联立解得 （2）分别作A、B的图像，如图所示 A、B均发生相对滑动，分别做匀加速直线运动 解得 之后B与传送带共速做匀速直线运动，继续加速，即 解得 故从刚放上到A、B均相对于传送带静止所需要的时间为。 （3）内传送带的位移 该过程传送带克服摩擦力做功为 内，木板与传送带间静摩擦力 内传送带得位移 该过程传送带克服摩擦力做功为 故多消耗的电能即为传送带克服摩擦力做的功 15. 如图甲所示，两条相距L=1m的水平粗糙导轨左端接一定值电阻。T=0s时，一质量m=1kg、阻值r=0.5的金属杆，在水平外力的作用下由静止开始向右运动，5s末到达MN，MN右侧为一匀强磁场，磁感应强度B=1T，方向垂直纸面向内。当金属杆到达MN后，保持外力的功率不变，金属杆进入磁场，8s末开始做匀速直线运动。整个过程金属杆的v-t图象如图乙所示。若导轨电阻忽略不计，杆和导轨始终垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数=0.5，重力加速度。试计算： （1）进入磁场前，金属杆所受的外力F； （2）金属杆到达磁场边界MN时拉力的功率； （3）电阻的阻值R； （4）若前8s金属杆克服摩擦力做功127.5J，试求这段时间内电阻R上产生的热量。 【答案】（1），方向水平向右；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）进入磁场前导体棒的加速度 根据牛顿第二定律可知 解得 方向水平向右； （2）由图乙所示图象可知，金属杆到达MN瞬间速度为；金属杆到达磁场边界MN时拉力的功率 （3）当金属棒匀速运动时 解得 （4）前5s内摩擦力的功 则5-8s内摩擦力做功 在5-8s内由动能定理 解得 产生的总焦耳热 则电阻R产生的焦耳热 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$