精品解析：湖南省湖南师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

湖南师大附中2023—2024学年度高二第二学期期中 物理 时量：75分钟 满分：100分 得分：___________ 一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. 如图所示，甲为演示光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图是铀核裂变图。以下说法正确的是（　　） A. 若b光为绿光，c光可能是紫光 B. 用图甲所示的光电效应实验电路可以测得、 C. 若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 D. 图丁核反应方程为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程 遏止电压为 联立得 可知，频率越大，遏止电压越大，由图可知 所以，若b光为绿光，c光可能是紫光，故A正确； B．用图甲所示的光电效应实验电路所加的是正向电压，不可以测得、，故B错误； C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于n=3激发态的氢原子，根据 所以，该氢原子吸收b光光子能量，跃迁至激发态，向低能级跃迁时，最多产生3种频率的光，故C错误； D．在核反应的过程中，质量亏损为，核反应的过程释放的能量为，不是结合能，故D错误。 故选A。 2. 室内足球运动的某次传球过程，足球在地面位置1被踢出后落到位置3，2为空中达到的最高点，速度大小为，则（　　） A. 足球在空中的最大水平速度为 B. 足球在位置1和位置3的动能相等 C. 与下落过程相比，足球在上升过程中重力势能变化快 D. 若在位置2以大小为的速度水平向左抛出，足球将沿原轨迹返回位置1 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，由于抛物线不对称，足球在运动过程中，空气阻力不可忽略，则足球在水平方向上一直做减速运动，即足球在位置1时的水平速度是最大的，故A错误； B．由于足球在运动过程中，空气阻力不可忽略，空气阻力做负功，则足球在位置1的动能大于位置3的动能，故B错误； C．足球从位置1到位置2，竖直方向上，空气阻力向下与重力方向相同，从位置2到位置3，空气阻力向上与重力方向相反，可知，从位置1到位置2竖直方向的加速度大于从位置2到位置3竖直方向的加速度，由可知，从位置1到位置2的时间小于从位置2到位置3，则与下落过程相比，足球在上升过程中重力势能变化快，故C正确； D．由于有空气阻力的作用，在位置2以大小为的速度水平向左抛出，足球不能沿原轨迹返回位置1，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，坐标原点O左右两边的介质不同，P、Q为两列波的波源，两波源同时起振，某时刻，两列波分别沿x轴传播到点M（－9，0）、点N（3，0），则下列说法正确的是（ ） A. 两列波的起振方向相反 B. 两列波的波动频率相同 C. 两列波在x＝－3.5cm处相遇 D. 两列波在x轴负半轴叠加能形成稳定的干涉图样 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，M点的起振方向为轴正方向，N点的起振方向也为轴正方向，而且MN点与波源的起振方向相同，故两列波的起振方向相同，故A错误； B．两列波在不同介质中波速不同，由图知两波的波长相等，根据 两列波的波动频率不同，故B错误； C．在相同时间内，两波分别传播了一个波长和一个半波长，故在不同介质的波速之比为 当Q波传到O点时，P波传到（－7，0），等Q波传播到x轴负半轴后速度与P波相同，则两波都再传播3.5cm，所以两列波在x＝－3.5cm处相遇，故C正确； D．因为两波的频率不同，故两列波在x轴负半轴叠加不能形成稳定的干涉图样，故D错误。 故选C。 4. 如图甲所示，太阳系中有一颗“躺着”自转的蓝色“冷行星”——天王星，周围存在着环状物质。为了测定环状物质是天王星的组成部分，还是环绕该行星的卫星群，假设“中国天眼”对其做了精确的观测，发现环状物质线速度的二次方即与到行星中心的距离的倒数即关系如图乙所示。已知天王星的半径为，引力常量为G，以下说法正确的是（　　） A. 环状物质是天王星的组成部分 B. 天王星的自转周期为 C. 关系图像的斜率等于天王星的质量 D. 天王星表面的重力加速度为 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB．若环状物质是天王星的组成部分，则环状物质与天王星同轴转动，角速度相同是定值，由线速度公式v=ωr可得v∝r，题中图线特点是∝，说明环状物质不是天王星的组成部分，AB错误； C．若环状物质是天王星的卫星群，由天王星对环状物质的引力提供环状物质做圆周运动的向心力，则有 可得 v2=GMr−1 则有 ∝ 由图像特点可知，环状物质是天王星的卫星群，可得−图像的斜率等于GM，不等于天王星的质量，C错误； D．由−的关系图像可知的最大值是，则天王星的卫星群转动的最小半径为r0，即天王星的半径是r0，卫星群在天王星的表面运行的线速度为v0，天王星表面的重力加速度即卫星群的向心加速度为，D正确。 故选D。 5. 如图所示，一个小型交流发电机输出端连接在理想变压器的原线圈n1上，副线圈n2通过理想二极管接有电容的电容器和阻值的电阻，理想变压器匝数比。已知交流发电机内匀强磁场的磁感应强度，发电机线圈匝数，内阻不计且线圈面积是0.2m2，发电机转动的角速度大小为25rad/s，电压表是理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 电压表示数为10V B. 电阻R的电功率等于10W C. 电容器上的电荷量为 D. 电容器上的电荷量为 【答案】B 【解析】 【详解】A．交流发电机产生的电动势峰值 电压表示数为电动势的有效值，则有 即电压表示数为，A错误； B．电阻R两端的电压 则有电阻R的电功率 B正确； CD．由于二极管具有单向导电性，电容器只充电不放电，则有电容器两端电压的最大值应为交流电的峰值，电阻R两端电压的最大值为 则有电容器两端电压的最大值为20V，电容器上的电荷量 CD错误。 故选B。 6. 如图所示，一个半径为R的四分之一光滑球面放置在水平桌面上。球面上置一光滑均匀铁链，其A端固定在球面的顶点，B端恰与桌面不接触，单位长度质量为，重力加速度为g。试求铁链A端所受的拉力（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】如图所示，设想作用在链条A端的作用力F非常缓慢地将链条拉动一个无限小的虚位移，其作用等效于处于链条B端的一段长为的链条移向A端，而其他部分没有变化 因此，F做的功就等于这一段势能的增加，由功能关系有 所以 故选B。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 7. 如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源S，它发出不同颜色的光和光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色（见图乙）。设光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A. 在水中，光的波长比光的大 B. 在水中，光的传播速度比光的小 C. 复色光圆形区域的面积为 D. 在同一装置的双缝干涉实验中，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比b光的窄 【答案】AC 【解析】 【详解】A．因为a光的单色光区域比复色光区域大，所以a光发生全反射的临界角比b光发生全反射的临界角大，根据可知 则a光的频率比b光的频率小，a光的波长比b光的波长大，故A正确； B．根据可知，在水中，光的传播速度比光的传播速度大，故B错误； C．设复色光圆形区域的半径为r，b光在两区域交界处恰好发生全反射，设全反射临界角为θ，根据几何关系有 解得 所以复色光圆形区域的面积为 故C正确； D．根据可知在同一装置的双缝干涉实验中，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比b光的宽，故D错误。 故选AC。 8. 如图所示，立方体的两个顶点A、F分别固定电荷量为q的点电荷，C、H两个顶点分别固定电荷量为的点电荷，P是ABCD面的中点，Q是CDFG面的中点，则下列说法中正确的是（　　） A. P、Q两点的电场强度相同 B. P、Q两点的电势相等 C. 一个正的点电荷在G点电势能大于在D点电势能 D. 一个负的点电荷在E点电势能小于在B点电势能 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由对称性可知，P、Q两点的电场强度大小相同，但是方向不同，故A错误； B．因AC两处的正负电荷在P点的电势为零，HF两处的正负电荷在P点的电势也为零，则P点的电势为零；同理因FC两处的正负电荷在Q点的电势为零，HA两处的正负电荷在Q点的电势也为零，则Q点的电势为零；即PQ两点的电势相等，故B正确； C．HF两处的正负电荷在G点的电势为零，AC两处的正负电荷在G点的电势为负值，则G点电势为负；AC两处的正负电荷在D点的电势为零，HF两处的正负电荷在D点的电势为正值，则D点电势为正，根据 可得，一个正的点电荷在G点电势能小于在D点电势能，故C错误； D．因HF两处的正负电荷在E点的电势为零，AC两处的正负电荷在E点的电势为正值，可知E点电势为正；AC两处的正负电荷在B点的电势为零，HF两处的正负电荷在B点的电势为负值，可知B点电势为负；负电荷在低电势点的电势能较大，则一个负的点电荷在E点电势能小于在B点电势能，故D正确。 故选BD。 9. 半径为R、内壁光滑的半圆弧轨道 ABC固定在光滑的水平地面上的A 点，AC 是竖直直径，B是圆心O的等高点，把质量相等小球甲、乙（均视为质点）用长为2R的轻质细杆连接，放置在地面上。现让甲、乙同时获得水平向右的速度 v0，乙进入半圆弧轨道 ABC并沿着内壁向上运动，且乙能运动到 B点，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 乙沿着圆弧上升甲在水平面上运动，甲的机械能不守恒 B. 乙沿着圆弧上升甲在水平面上运动，甲、乙组成的整体机械能不守恒 C. 乙运动到 B点，甲、乙的速度大小之比为1： D. 乙运动到 B点，甲的速度为 【答案】ACD 【解析】 【详解】AC．当乙运动到B点时，设轻杆与水平方向的夹角为θ，当乙运动到B点时，乙的速度沿切线竖直向上，甲的速度水平向右，把乙和甲的速度沿杆和垂直杆的方向分解，如图所示，则有乙和甲沿杆方向的速度大小相等，由图可得 由几何关系可得 联立解得 可知乙沿着圆弧上升甲在水平面上运动时，乙的速度在增大，甲的速度在减小，则甲的动能在减小，重力势能不变，因此甲的机械能不守恒，AC正确； B．乙沿着圆弧上升甲在水平面上运动，甲、乙组成的整体只有重力做功，因此甲、乙组成的整体机械能守恒，B错误； D．对甲、乙组成的整体从开始运动到乙到达B点的运动中机械能守恒，设每个小球的质量为m，由机械能守恒定律可得 又有 联立解得 D正确。 故选ACD。 10. 空间存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面。线段是屏与纸面的交线，长度为，其左侧有一粒子源S，可沿纸面内各个S方向不断发射质量为、电荷量为、速率相同的粒子；，为垂足，如图所示。已知，若上所有的点都能被粒子从其右侧直接打中，则粒子的速率可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】当某粒子的运动轨迹恰好经过S、M和N时，MN上所有的点都被粒子从其右侧直接打中，此时对应的速度最小，粒子运动的轨迹如图所示 由题意可知 则 在直接三角形SPN中 在等腰三角形MON中 解得 而 在等腰三角形SON中 解得 而 联立解得 粒子在匀强磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力完全提供向心力，根据牛顿第二定律可知 解得粒子的最小速率为 故选BC。 三、实验题（本大题共2小题，共14分） 11. 某同学利用图（a）所示的装置验证碰撞过程中的动量守恒定律。A、B两滑块均带有弹簧片和宽度相同的遮光片，测得滑块A、B（包含弹簧片和遮光片）的质量分别为和。将两滑块放在气垫导轨上，气垫导轨右侧两支点高度固定，左侧支点高度可调。 （1）实验前，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，结果如图（b）所示，则______mm。 （2）该同学在调节气垫导轨水平时，开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨中部后，发现它向右加速运动。此时，应调节左支点使其高度______（填“升高”或“降低”）。 （3）将气垫导轨调节水平后，给滑块A一向右的初速度，使它与滑块B发生正碰。碰前滑块A通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后分别通过光电门1和光电门2，遮光时间分别为和，则该同学所要验证的动量守恒定律的表达式为______（用、、、和表示）。 【答案】 ①. ②. 降低 ③. 【解析】 【详解】（1）[1]由图（b）可知，遮光条的宽度为 （2）[2]开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨中部后，发现它向右加速运动，说明左高右低，则应调节左支点使其高度降低。 （3）[3]根据滑块经过光电门的瞬时速度近似等于平均速度可得，滑块A碰前通过光电门1时的速度大小为 方向水平向右，同理可得，滑块A碰后通过光电门1时的速度大小为 方向水平向左，滑块B碰后通过光电门2时的速度大小为 方向水平向右，若碰撞过程动量守恒，取向右为正方向，则有 整理可得 12. 某同学利用如图（a）所示的电路测量未知电阻的阻值与电源电动势E和内阻r，R为电阻箱，电流表可视为理想电流表。操作步骤如下： （1）测量的阻值。先闭合开关和，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为11Ω时，电流表示数为I；接着断开，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为5Ω时，电流表示数仍为I，此时则的阻值为________Ω；若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的的阻值将________（选填“偏大”“偏小”或者“不变”）。 （2）保持闭合、断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I。为了直观地得到I与R的关系，该同学以电阻箱的阻值R为纵轴，以x为横轴作出了如图（b）的图像，则横轴x为________，________（均选用字母E、I、和r表示）。 （3）若图（b）中横轴x所表示的物理量的单位为国际单位，由图像可求得电源的电动势________V，内阻________（结果均保留2位有效数字）。 （4）设想用该电源和理想电流表以及无数个电阻构成一个电路，则电流的示数为________A。（结果保留2位有效数字） 【答案】（1） ①. 6 ②. 不变 （2） ①. ②. （3） ①. 3.1 ②. 3.3 （4）0.16 【解析】 【小问1详解】 [1]先闭合开关和，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为时，电流表示数为I，根据闭合电路欧姆定律有 断开，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为时，电流表示数仍为I，根据闭合电路欧姆定律有 解得 [2]根据上述结论可知，待测电阻的阻值与电流表的内阻无关，则若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的R的阻值将不变。 【小问2详解】 [1][2]保持闭合、断开，多次调节电阻箱的阻值，根据闭合电路欧姆定律有 整理得 则横轴x为，纵轴y为 . 【小问3详解】 [1][2]根据上述图像函数表达式可知，图像斜率表示电动势，则有 根据图像截距有 解得 【小问4详解】 设虚线框内电阻为R，则 解得 则电流表读数为 四、计算题（本大题共3小题，共42分，其中13题12分，14题14分，15题16分） 13. 一容器内部空腔呈不规则形状，为测量它的容积，在容器上竖直插入一根两端开口且粗细均匀的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S，管内用一长为h的水银柱封闭着长为的空气柱，如图。此时外界的温度为。现把容器浸在温度为的热水中，水银柱缓慢上升，静止时管内空气柱长度变为。已知水银密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为。 （1）求温度为时封闭气体的压强； （2）求容器的容积V； （3）若该过程封闭气体的内能增加了，求气体从外界吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）对液柱受力分析有 解得 （2）设容器的容积为V，对封闭气体，其初态的体积为 其末态体积为 由于该过程中气体压强不变，即发生等压变化，有 解得 （3）由于该过程中等压变化，其体积变化为 该过程外界对系统做功为 设吸收热量为Q，由热力学第一定律有 解得 14. 如图甲所示，MN、PO为足够长的两平行金属导轨，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角α=30°，匀强磁场磁感应强度B=0.5T，垂直于导轨平面向上，MP间接有电流传感器，质量m=0.2kg、阻值R=1.0Ω的金属杆ab垂直导轨放置，它与导轨的动摩擦因数。现用外力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使ab由静止开始运动并开始计时，电流传感器显示回路中的电流Ⅰ随时间t变化的图象如图乙所示，除导体棒电阻外，其他电阻不计。取g=10m/s2，求： （1）0~3s内金属杆ab运动的位移； （2）0~3s内F随时间变化的关系。 【答案】（1）9m；（2） 【解析】 【详解】（1）由图乙知图线与横轴的面积为这段时间通过金属杆的电量 q=4.5C 又金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势 产生的感应电流 又 得 =9m （2）根据题意 ， 得 由图乙知 由闭合回路的欧姆定律得 所以 由可得，则金属杆ab沿着导轨做初速度为0加速度为a=2m/s2的匀加速直线运动，由牛顿运动定律得 解得 15. 如图所示，倾角为θ的固定斜面的底端安装一个弹性挡板P，质量分别为m和4m的物块a、b置于斜面上，二者初始位置距离挡板足够远，物块a与斜面间无摩擦，物块b与斜面间的动摩擦因数为＝tan。两物块间夹有一个劲度系数很大且处于压缩状态的轻质极短弹簧，弹簧被锁定，锁定时弹簧的弹性势能为。现给两物块一大小为、方向沿斜面向下的初速度的同时，解除弹簧锁定，弹簧瞬间完全释放弹性势能，并立即拿走弹簧。物块a与b、a与挡板P之间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g（弹簧长度可以忽略不计）。求： （1）弹簧解除锁定后瞬间a、b的速度大小； （2）拿走弹簧后，a与b第一次碰撞后b上升的高度； （3）b被第一次碰撞后到最终能沿斜面向上运动的最大距离。 【答案】（1） ； 0； （2） ； （3） 【解析】 【详解】（1）取物块的初速度方向为正方向，设弹簧解除锁定的瞬间a、b获得的速度分别为、，分别为、，由动量守恒定律和机械能守恒定律得 解得 ， 则弹簧解除锁定后a、b的速度大小分别为、0。 （2）由于b与斜面的动摩擦因数μ＝tanθ，所以b与斜面的最大摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，又因为弹簧解除锁定后b的速度为零，则b保持静止，第一次碰撞发生在原位置处，a与斜面无摩擦，则碰撞前a的速度大小为，方向沿斜面向上，设第一次碰撞后，a、b的速度分别为、，由动量守恒定律和机械能守恒定律得 解得 ， b沿斜面向上运动的过程中，由牛顿第二定律得 解得 第一次碰后b沿斜面向上运动的最大距离为 故上升的高度为 （3）由题意，a、b距离挡板足够远，则a每次碰撞挡板返回后b已经静止在斜面上，第二次碰撞后，设a、b的速度分别为、，由动量守恒定律和能量守恒定律有 解得 ， 由于每次都是运动的a碰撞静止的b，则由动量守恒定律和能量守恒定律有 解得 ， 总有a的速度大于b的速度，故会一直碰撞下去，直到a、b最终接触瞬间a的速度为零，设b最终沿斜面向上运动的最大距离为x，此时a、b速度均为零，其运动图示如图所示 由能量守恒定律得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖南师大附中2023—2024学年度高二第二学期期中 物理 时量：75分钟 满分：100分 得分：___________ 一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. 如图所示，甲为演示光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图是铀核裂变图。以下说法正确的是（　　） A. 若b光为绿光，c光可能是紫光 B. 用图甲所示的光电效应实验电路可以测得、 C. 若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 D. 图丁核反应方程为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为 2. 室内足球运动的某次传球过程，足球在地面位置1被踢出后落到位置3，2为空中达到的最高点，速度大小为，则（　　） A. 足球在空中的最大水平速度为 B. 足球在位置1和位置3的动能相等 C. 与下落过程相比，足球在上升过程中重力势能变化快 D. 若在位置2以大小为的速度水平向左抛出，足球将沿原轨迹返回位置1 3. 如图所示，坐标原点O左右两边的介质不同，P、Q为两列波的波源，两波源同时起振，某时刻，两列波分别沿x轴传播到点M（－9，0）、点N（3，0），则下列说法正确的是（ ） A. 两列波的起振方向相反 B. 两列波的波动频率相同 C. 两列波在x＝－3.5cm处相遇 D. 两列波在x轴负半轴叠加能形成稳定的干涉图样 4. 如图甲所示，太阳系中有一颗“躺着”自转的蓝色“冷行星”——天王星，周围存在着环状物质。为了测定环状物质是天王星的组成部分，还是环绕该行星的卫星群，假设“中国天眼”对其做了精确的观测，发现环状物质线速度的二次方即与到行星中心的距离的倒数即关系如图乙所示。已知天王星的半径为，引力常量为G，以下说法正确的是（　　） A. 环状物质是天王星的组成部分 B. 天王星的自转周期为 C. 关系图像的斜率等于天王星的质量 D. 天王星表面的重力加速度为 5. 如图所示，一个小型交流发电机输出端连接在理想变压器的原线圈n1上，副线圈n2通过理想二极管接有电容的电容器和阻值的电阻，理想变压器匝数比。已知交流发电机内匀强磁场的磁感应强度，发电机线圈匝数，内阻不计且线圈面积是0.2m2，发电机转动的角速度大小为25rad/s，电压表是理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 电压表示数为10V B. 电阻R的电功率等于10W C. 电容器上的电荷量为 D. 电容器上的电荷量为 6. 如图所示，一个半径为R的四分之一光滑球面放置在水平桌面上。球面上置一光滑均匀铁链，其A端固定在球面的顶点，B端恰与桌面不接触，单位长度质量为，重力加速度为g。试求铁链A端所受的拉力（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 7. 如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源S，它发出不同颜色的光和光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色（见图乙）。设光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A. 在水中，光的波长比光的大 B. 在水中，光的传播速度比光的小 C. 复色光圆形区域的面积为 D. 在同一装置的双缝干涉实验中，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比b光的窄 8. 如图所示，立方体的两个顶点A、F分别固定电荷量为q的点电荷，C、H两个顶点分别固定电荷量为的点电荷，P是ABCD面的中点，Q是CDFG面的中点，则下列说法中正确的是（　　） A. P、Q两点的电场强度相同 B. P、Q两点的电势相等 C. 一个正的点电荷在G点电势能大于在D点电势能 D. 一个负的点电荷在E点电势能小于在B点电势能 9. 半径为R、内壁光滑的半圆弧轨道 ABC固定在光滑的水平地面上的A 点，AC 是竖直直径，B是圆心O的等高点，把质量相等小球甲、乙（均视为质点）用长为2R的轻质细杆连接，放置在地面上。现让甲、乙同时获得水平向右的速度 v0，乙进入半圆弧轨道 ABC并沿着内壁向上运动，且乙能运动到 B点，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 乙沿着圆弧上升甲在水平面上运动，甲的机械能不守恒 B. 乙沿着圆弧上升甲在水平面上运动，甲、乙组成的整体机械能不守恒 C. 乙运动到 B点，甲、乙的速度大小之比为1： D. 乙运动到 B点，甲的速度为 10. 空间存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面。线段是屏与纸面的交线，长度为，其左侧有一粒子源S，可沿纸面内各个S方向不断发射质量为、电荷量为、速率相同的粒子；，为垂足，如图所示。已知，若上所有的点都能被粒子从其右侧直接打中，则粒子的速率可能为（　　） A. B. C. D. 三、实验题（本大题共2小题，共14分） 11. 某同学利用图（a）所示的装置验证碰撞过程中的动量守恒定律。A、B两滑块均带有弹簧片和宽度相同的遮光片，测得滑块A、B（包含弹簧片和遮光片）的质量分别为和。将两滑块放在气垫导轨上，气垫导轨右侧两支点高度固定，左侧支点高度可调。 （1）实验前，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，结果如图（b）所示，则______mm。 （2）该同学在调节气垫导轨水平时，开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨中部后，发现它向右加速运动。此时，应调节左支点使其高度______（填“升高”或“降低”）。 （3）将气垫导轨调节水平后，给滑块A一向右的初速度，使它与滑块B发生正碰。碰前滑块A通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后分别通过光电门1和光电门2，遮光时间分别为和，则该同学所要验证的动量守恒定律的表达式为______（用、、、和表示）。 12. 某同学利用如图（a）所示的电路测量未知电阻的阻值与电源电动势E和内阻r，R为电阻箱，电流表可视为理想电流表。操作步骤如下： （1）测量的阻值。先闭合开关和，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为11Ω时，电流表示数为I；接着断开，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为5Ω时，电流表示数仍为I，此时则的阻值为________Ω；若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的的阻值将________（选填“偏大”“偏小”或者“不变”）。 （2）保持闭合、断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I。为了直观地得到I与R的关系，该同学以电阻箱的阻值R为纵轴，以x为横轴作出了如图（b）的图像，则横轴x为________，________（均选用字母E、I、和r表示）。 （3）若图（b）中横轴x所表示的物理量的单位为国际单位，由图像可求得电源的电动势________V，内阻________（结果均保留2位有效数字）。 （4）设想用该电源和理想电流表以及无数个电阻构成一个电路，则电流的示数为________A。（结果保留2位有效数字） 四、计算题（本大题共3小题，共42分，其中13题12分，14题14分，15题16分） 13. 一容器内部空腔呈不规则形状，为测量它的容积，在容器上竖直插入一根两端开口且粗细均匀的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S，管内用一长为h的水银柱封闭着长为的空气柱，如图。此时外界的温度为。现把容器浸在温度为的热水中，水银柱缓慢上升，静止时管内空气柱长度变为。已知水银密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为。 （1）求温度为时封闭气体的压强； （2）求容器的容积V； （3）若该过程封闭气体的内能增加了，求气体从外界吸收的热量Q。 14. 如图甲所示，MN、PO为足够长的两平行金属导轨，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角α=30°，匀强磁场磁感应强度B=0.5T，垂直于导轨平面向上，MP间接有电流传感器，质量m=0.2kg、阻值R=1.0Ω的金属杆ab垂直导轨放置，它与导轨的动摩擦因数。现用外力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使ab由静止开始运动并开始计时，电流传感器显示回路中的电流Ⅰ随时间t变化的图象如图乙所示，除导体棒电阻外，其他电阻不计。取g=10m/s2，求： （1）0~3s内金属杆ab运动的位移； （2）0~3s内F随时间变化的关系。 15. 如图所示，倾角为θ的固定斜面的底端安装一个弹性挡板P，质量分别为m和4m的物块a、b置于斜面上，二者初始位置距离挡板足够远，物块a与斜面间无摩擦，物块b与斜面间的动摩擦因数为＝tan。两物块间夹有一个劲度系数很大且处于压缩状态的轻质极短弹簧，弹簧被锁定，锁定时弹簧的弹性势能为。现给两物块一大小为、方向沿斜面向下的初速度的同时，解除弹簧锁定，弹簧瞬间完全释放弹性势能，并立即拿走弹簧。物块a与b、a与挡板P之间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g（弹簧长度可以忽略不计）。求： （1）弹簧解除锁定后瞬间a、b的速度大小； （2）拿走弹簧后，a与b第一次碰撞后b上升的高度； （3）b被第一次碰撞后到最终能沿斜面向上运动的最大距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $