安徽省合肥市第八中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题

合肥八中2023-2024学年第二学期高二年级期末检测 物理试题卷 全卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号芳信息。 2。请将答聚正确填写在答题卡上。 第卷 选择题 一、选择题（本题包含10小题，共42分。第18小题只有一项符合题目要求，每小题4分，第9~10小 题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。) 1.碳-14广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，2024年4月20日，我国首次实现了利用核电商 用堆批量生产碳-14同位素，标志着碳-14供应的全面国产化，破解了国内碳-14同位素长期依赖进口的难 题。碳14能自发地发生衰变，其衰变方程为℃→芳N+X,关于此反应说法正确的是（) A,X是a粒子 B.衰变后的总质量大于碳-14的质量 C,碳-14发生衰变的半衰期与温度无关 D.该反应中系统能量增加 2。如图所示为一种悬挂式花盆架，三根长度相等的轻绳对称地固定在挂钩和花盆架上， 轻绳与竖直方向的夹角为37°，每根轻绳能承受的最大拉力为10N,不计花盆架的质量。 己知重力加速度g=10m/s2,cos37°=0.8，则此花盆架能承受花盆的最大质量为() A.1.8kg B.2.4kg C.3kg D.3.6kg 3.在研究直线运动时，教科书采用了由一！图像中图线与横轴所围成的面积来求位移、如图所示。下列 是对这一方法的类比应用，其中说法错误的是() A,Ia-t（加速度一时间)图像面积表示速度 D.-1（电流一时间)图像面积表示电荷量 C.P-1(力一时间)图像面积表示冲最 D.卜·x（力一位移)图像面积表养功 4.1 研究表明，地球自转逐渐变慢，大约每100年，地球的自转周期增加1.8ms。按照这种趋势持续下去， 假设地球其他条件不变，下列关于未来地球同步卫星的说法正确的是() A,未来同步卫星的角速度比现在大 B,未来同步卫星的线速度比现在大 C.未来同步卫星的向心加速度比现在大 D.未来同步卫星距地面的高度比现在大 5.如图，两个等量异种点电荷P、2分别位于x轴上的两点，其位置关于点0对称。a、b、c、d四点位 于以0点为圆心的圆周上，a、b连线平行于x轴，c,d是圆与y轴的交点。 下列说法正确的是（) A.a、b两点的电势相同 B.a、b两点的场强相同 C.c、d两点电势相同 D.c、d两点场强方向相反 6。如图所示，光滑绝缘水平桌面上某区域存在一竖直向上的匀强磁场，两虚线为磁场边界。桌面上一正 方形金属框以某一初速度垂直磁场边界进入磁场，金属框恰好能完全穿过磁场。已知线框边长小于磁场宽 度，则下列说法正确的是()” A,进入和离开磁场的过程金属框中的感应电流均为顺时针 B,金属框进入磁场过程的时间大于离开磁场过程的时间 C.进入和离开磁场的过程中通过金属框某一横截面的电荷量大小相等 D,进入和离开磁场的过程中金属框产生的焦耳热相等 7。如图甲所示，用黄光从一侧照射薄膜，可以观察到明暗相间的干涉条纹。图乙为双缝干涉实验装置的 示意图，单色光源S到两缝S,、S,的距离相等，虚线OS垂直于两维连线。下列说法正确的是( A.图甲中的干涉条纹上下分布均匀 B.若图甲中换用紫光照射，则条纹间距将变小 C.图乙中的O点处为暗条纹 D.减小图乙中双缝间距离，条纹间距将变小 甲 乙 8.如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽ABC,AC连线与地面相平，凹槽AC是位于竖直平面内以O 为圆心、半径为R的一段粗糙程度相同的圆弧，B为圆孤最低点。现将一质量为m的小球（可视为质点） 从水平地面上P处以初速度V,斜向右上方抛出，，与水平地面夹角为8。该小球恰好能从A点沿圆弧的切 线方向进入轨道，沿圆弧ABC继续运动后从C点以速率台飞出。 不计空气阻力，重力加速度为g,下列说法中正确的是() 人小球由P点运动到A点的过程中，所用时间为Sm巴 wCccnnn0000006644 B.小球由P点运动到4点的过程中，水平位移为5s血20 言一h吧 C.小球经过圆弧形执道的C点时受到轨道的支持力大小为mg cos9+m R D.小球经过圆弧形轨道AB段和BC段过程中，小球与圆弧轨道间因摩擦产生的热屉相等 9,风能是一种可再生能源，风力发电具有清洁环保、运营成本低、节省空间、能源独立和减少用水量等 优点。如图所示为某风力发电厂向用户供电的线路图，T、T2分别为升压变压器和降压变压器。已知发电 厂的输出电压保持240V不变，用户端电压为220V、功率为11kW,输电线总电阻R=402,降压变压器 原、副线圈匝数比几：n4=10:1,变压器均为理想变压器，下列说法正确的是( A.输电线上损耗的功率为100W B.升压变压器的匝数比m1:n2=1:10 C.发电厂的输出功率为12kW D.若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率增大) 10.如图甲所示，粗糙水平地面上有一块长木板P,小滑块Q放置于长木板上的最右端，现将一个水平向 右的力F作用在长木板的右端，让长木板从静止 ◆(m8) 开始运动，一段时间后撤去力F的作用。滑块和 长木板在04s内的速度一时间图像如图乙所示， 已知小滑块与长木板的质量均为m=1kg,重力加 7777777777777777 速度g=10m/s2,则下列说法止确的是() A.力F的大小为N B.·小滑块Q与长木板P之间的动摩擦因数为0.1 C.长木板P与地面之间的动摩擦因数为0.3 D.1=55时长木板P停止运动 3 第Ⅱ卷非选择题 二、实验题（本题包含2小题，第11小题6分，第12小题10分，共16分.） 11.在“探究加速度与力的关系”实验中，某同学设计了甲、乙两种实验方案（如图)，试回答下列问题， 打点计时器 小车 细线 定滑轮 打点计时器小车 细线 定滑轮 纸带 纸带 力传感器 长木板水平实验台已 自阻物 长木板水平实脸 良重物 甲 乙 (1)关于本实验的要求，下列说法正确的是 (多选)。 A。只有甲方案船要补偿阻力 B.甲、乙方案都需要补偿阻力 C.只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量 D,甲、乙方案都必须满足小车的质盘远大于重物的质量 (2)若该同学根据乙方案，作出加速度a与力传感器的示数F(连接力传感器与小车的细绳上的拉力)的a-F 关系图线如图丙，直线部分斜率为k,则小车质量M=一一。 D 丁 丙 (③)根据甲方案进行实验，得到的一条纸带如图丁所示，A、B、C、D、E为5个相邻的计数点，相邻的两 个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为：xa=122cm、xc=2.00cm、 xco=2.78cm、xos=3.56cm,己知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a= m/s2(结 果保留两位有效数字)。 12.小李同学打算测量某一电源的申动势和内阻。 (1)小李同学先用多用电表粗测该电源的电动势，他先把选择开 关旋转到直流电压5V挡正确操作测量时表盘指针如图所示， 其读数为 V. A-V-0 (②)为了更准确地测量电动势和内阻，小李同学在实验室中找到 了电阻箱、电压表、定值电阻等相关器材，组成如图甲所示的 电路，并进行实验。己知该电源允许通过的最大电流为40A,图中电阻箱R的阻值范围为099.9Q. ①请用笔画线代替导线将实物图乙连接完整。 +R 甲 丙 ②电路中为保护电阻，实验室中备有以下几种规格的定值电阻，本实验中应选用 A,102,125mA B.202,40mA C.1002,80mA D.500n,5mA ③实验中通过调节电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R及相应的电压表示数U,根据测得的多组数据，作 出的}-。】。图线如图丙所示，图线的斜率为k、纵轴截距为，则电源的电动势B ,内阻 U R+Ro ④若考忠到电压表内阻对实验的彩响，则电源电动势的测量值比真实值 (选填“偏大”、“偏小” 或“不变”). 三、解答题（本题包含3小题，共42分，） 13.(10分)如图所示，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的 高度为出：活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为S, 厚度可忽略：活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强 均为P0,温度均为T。现用电热丝缀慢州热气缸屮的气体，直至活塞刚好到达b处，整个过程中电热丝向 气体传热Q。重力加速度为g。求： (1)活塞刚好脱离卡口a时气缸内气体的温度T: (2)整个过程中气缸内气体的内能增加量△U. 14.（14分)如图所示，坐标平面第1象限内存在水平向左的匀强电场，在y轴左侧区域存在宽度为a0.8m 的垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B(大小可调节)。现有比荷为旦=二×I0“Ckg的带正电粒子， m 3 从x轴上的A点以一定初速度%垂直x轴射入电场，且以大小为v=6xI0'ms、方向与y轴正向成53的 速度经过P点进入磁场，不计粒子所受重力。求： (1)粒子在A点进入电场的初速度o: E (2)要使粒子不从CD边界射出，则磁感应强度B的取值范围。 0 D 船 15.（18分)如图甲所示，质量m1=1kg的小物块A静置于平台左端，A与平台间动摩擦因数=0.1。紧靠 平台右侧有一质量m02kg的足够长小车，平台和小车上表面在同一水平高度。质量m22kg的小滑块B 静置于小车左端，B与小车卜表面间的动靡擦因数也为μ=01，竖直墙面距离小车足够远。0时，给物块 A施加一水平向右的力F,F随时间变化的规律如图乙所示，4=2s时物块A恰好运动到平台右侧时撤掉力 F,此后A与B发生弹性碰撞，碰撞时间极短，每次碰后小车速度反向，大小变为碰前的」。忽略小车与 A 地面间的摩擦，重力加速度g取10m/s2。求： (1)A与B发生弹性碰撞前瞬间，物块A的速度大小： (2)小车与墙壁第1次碰撞前滑块B的速度： (3)小车与墙壁第2次碰撞前滑块B到小车左端的距离。 AFN B aimmmMnmwmmmn 平台 甲 乙 断单.…1 智学大联考•皖中名校联盟 合肥八中 2023-2024 学年 第二学期高二年级期末检测物理答案 注意事项: 1.你拿到的试卷满分为 100分，考试时间为 75分钟。 2.试卷包括“试题卷”和“答题卷”两部分，请务必在“答题卷”上答题，在“试题卷”上答题无效。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题包含 10小题，共 42分。第 1~8小题只有一项符合题目要求，每小题 4分；第 9~10小 题有多项符合题目要求，每小题 5分，全部选对的得 5分，选对但不全的得 3分，有错选的得 0分。） 1．碳-14广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，2024年 4月 20日，我国首次实现了利用核电商 用堆批量生产碳-14同位素，标志着碳-14供应的全面国产化，破解了国内碳-14同位素长期依赖进口的难 题。碳-14能自发地发生衰变，其衰变方程为 147 14 6 C XN  ，关于此反应说法正确的是（ ） A．X是α粒子 B．衰变后的总质量大于碳-14的质量 C．碳-14发生衰变的半衰期与温度无关 D．该反应中系统能量增加 答案：C 解析：根据衰变过程质量数守恒、电荷数守恒可知，衰变方程为 144 017 1 6 C N e  ，故 X为电子，A错误； 衰变过程释放能量，质量亏损，B错误；半衰期由原子核决定，与化学状态和物理条件无关，C正确；衰 变过程中系统能量守恒，D错误。 故选 C。 2．如图所示为一种悬挂式花盆架，三根长度相等的轻绳对称地固定在挂钩和花盆架上， 轻绳与竖直方向的夹角为 37°，每根轻绳能承受的最大拉力为 10N，不计花盆架的质量。 已知重力加速度 g=10m/s2，cos37°=0.8，则此花盆架能承受花盆的最大质量为（ ） A．1.8kg B．2.4kg C．3kg D．3.6kg 答案：B 解析：根据题意，对花盆架和花盆受力分析，由平衡条件有3 cos37F mg  ，解得 m=2.4kg。 故选 B。 3．在研究直线运动时，教科书采用了由 v t 图像中图线与横轴所围成的面积来求位移，如图所示。下列 是对这一方法的类比应用，其中说法错误的是（ ） A． a t （加速度—时间）图像面积表示速度 B． I t （电流—时间）图像面积表示电荷量 C． F t （力—时间）图像面积表示冲量 D．F x （力—位移）图像面积表示功 答案：A 解析：根据 v at  可知，a t （加速度—时间）图像面积表示速度变化量，A错误；根据 q=It可知，I t 2 （功率—时间）图像面积表示电荷量，B正确；根据 I Ft 可知，F t （力—时间）图像面积表示力的冲 量，C正确；根据W Fx 可知，F x （力—位移）图像面积表示力所做的功，D正确。 本题选择错误选项，故选 A。 4．研究表明，地球自转逐渐变慢，大约每 100年，地球的自转周期增加 1.8ms。按照这种趋势持续下去， 假设地球其他条件不变，下列关于未来地球同步卫星的说法正确的是（ ） A．未来同步卫星的角速度比现在大 B．未来同步卫星的线速度比现在大 C．未来同步卫星的向心加速度比现在大 D．未来同步卫星距地面的高度比现在大 答案：D 解析：地球自转变慢，自转周期变大，同步卫星做圆周运动的周期变大，根据 2 T   可知，未来同步卫星 的角速度比现在小，A错误；根据万有引力提供向心力， 2 2 2 4MmG m r r T   ，解得 2 3 24 GMTr   ，地球自转周 期变大，未来地球同步卫星的轨道半径比现在大，距地面的高度比现在大，D正确；根据万有引力提供向 心力， 2 2 Mm vG m r r  ，解得 GMv r  ，未来地球同步卫星轨道半径比现在大，线速度比现在小，B错误； 根据牛顿第二定律 2 MmG ma r  ，解得 2 GMa r  ，未来地球同步卫星轨道半径比现在大，向心加速度比现在 小，C错误。 故选 D。 5．如图，两个等量异种点电荷 P、Q分别位于 x轴上的两点，其位置关于点 O对称。a、b、c、d四点位 于以 O点为圆心的圆周上，a、b连线平行于 x轴，c，d是圆与 y轴的交点。下列说法正确的是（ ） A．a、b两点的电势相同 B．a、b两点的场强相同 C．c、d两点电势相同 D．c、d两点场强方向相反 答案：C 解析：由等量异种点电荷的等势线分布特点及对称性可知：a点电势高于 b点电势，a、b两点的场强方向 不同，B错误；由等量异种点电荷的等势线分布可知，y轴为等势线，c、d两点电势相同，场强方向均沿 x轴正方向，D错误。 故选 C。 6．如图所示，光滑绝缘水平桌面上某区域存在一竖直向上的匀强磁场，两虚线为磁场边界。桌面上一正 方形金属框以某一初速度垂直磁场边界进入磁场，金属框恰好能完全穿过磁场。已知 线框边长小于磁场宽度，则下列说法正确的是（ ） A．进入和离开磁场的过程，金属框中的感应电流均为顺时针 B．金属框进入磁场过程的时间大于离开磁场过程的时间 3 C．进入和离开磁场的过程中通过金属框某一横截面的电荷量大小相等 D．进入和离开磁场的过程中金属框产生的焦耳热相等 答案：C 解析：由楞次定律可知，进入磁场的过程线框中的感应电流为顺时针，离开磁场的过程线框中的感应电流 为逆时针，A错误；金属框进入和离开磁场的过程均做减速运动，故进入磁场过程的时间小于离开磁场过 程的时间，B错误；根据电荷量 q n R   总 可知，进入和离开磁场的过程通过金属框的电荷量均为 2BLq R  ， C正确；由动量定理可知，进入和离开磁场的过程均满足 iLB t p    ，其中 i t q  ，又有电荷量 q 相等，故进入和离开磁场的过程动量变化量相等。令金属框的质量为 m、初速度为 v0，由 C可知，线框完 全进入磁场时的速度 0 2 v ，则进入磁场过程中金属框产生的焦耳热 2 2 201 0 0 1 1 3( ) 2 2 2 8 vQ mv m mv   ，离开磁场过 程中金属框产生的焦耳热 2 202 0 1 1( ) 0 2 2 8 vQ m mv   ，D错误。故选 C。 7．如图甲所示，用黄光从一侧照射薄膜，可以观察到明暗相间的干涉条纹。图乙为双缝干涉实验装置的 示意图，单色光源 S 到两缝 1S 、 2S 的距离相等，虚线 OS垂直于两缝连线。下列说法正确的是（ ） A．图甲中的干涉条纹上下分布均匀 B．若图甲中换用紫光照射，则条纹间距将变小 C．图乙中的 O点处为暗条纹 D．减小图乙中双缝间距离，条纹间距将变小 答案：B 解析：根据光的干涉规律可知，相邻亮条纹处薄膜的厚度差为光波长的一半，由于薄膜厚度不是均匀增加 的，从上到下薄膜厚度增加得越来越快，所以条纹分布为上疏下密，A错误；相邻亮条纹处薄膜的厚度差 为光波长的一半，若换用紫光照射，波长变小，则条纹间距将变小，B正确；光源 S通过两缝到 O点的距 离相等，光程差为 0，故 O点处为亮条纹，C错误；双缝干涉的条纹间距 Lx d   ，则减小双缝间距 d， 条纹间距将变大，D错误。 故选 B。 8．如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽 ABC，AC连线与地面相平，凹槽 AC是位于竖直平面内以О 为圆心、半径为 R的一段粗糙程度相同的圆弧，B为圆孤最低点。现将一质量为 m的小球（可视为质点） 从水平地面上 P处以初速度 0v 斜向右上方抛出， 0v 与水平地面夹 角为θ。该小球恰好能从 A点沿圆弧的切线方向进入轨道，沿圆 弧 ABC继续运动后从 C点以速率 0 2 v 飞出。不计空气阻力，重力 加速度为 g，下列说法中正确的是（ ） A．小球由 P点运动到 A点的过程中，所用时间为 0 sinv g  甲 乙 4 B．小球由 P点运动到 A点的过程中，水平位移为 2 0 sin 2 2 v g  C．小球经过圆弧形轨道的 C点时受到轨道的支持力大小为 2 0cos 4 mvmg R   D．小球经过圆弧形轨道 AB段和 BC段过程中，小球与圆弧轨道间因摩擦产生的热量相等 答案：C 解析：小球由Р点飞出后做斜抛运动，竖直方向的分运动为竖直上抛运动，由 P到 A的时间 0 2 sinvt g   ， A错误；小球水平方向上的分运动为匀速直线运动，则由P到A 的小球的水平位移 0 cosx v t  2 0 sin2v g   ， B错误；小球经过圆弧形轨道上的 C点时，对小球受力分析可知， 2 0 2cosNC v F mg m R        ，解得 2 0cos 4NC mvF mg R   ，C正确；根据圆周运动的受力特点和对称性可知，小球经过圆弧形轨道 AB段因 摩擦产生的热量大于 BC段过程因摩擦产生的热量，D错误。 故选 C。 9．风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电具有环保、运营成本低、节省空间、能源独立和减少用 水量等优点。如图所示为某风力发电厂向用户供电的线路图。已知发电厂的输出电压保持 240V不变，用 户端电压为 220V、功率为 11kW，输电线总电阻 40R  ，降变压器原、副线圈匝数比 3 4: 10 :1n n  ，变 压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ） A．输电线上损耗的功率为 100W B．升压变压器的匝数比 1 2: 1:10n n  C．发电厂的输出功率为 12kW D．若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会增大 答案：BCD 解析：根据题意，由 44 4P U I 可得降压变压器副线圈的电流为 4 4 4 50API U   ，输电线上的电流为 4 3 4 3 5AnI I n   ，则输电线上损耗的功率为 3 2 1000WP I R 损 ，A错误；由 4 3 3 4 U n U n  得，降压变压器原线圈 两端电压 3 4 3 4 2200VnU U n  ，则升压变压器副线圈两端电压 2 3 3 2400VU I R U   ，由 2 1 1 2 U n U n  得， 1 2: 1:10n n  ，B正确；根据能量守恒可得， 41 12kWP P P  损 ，C正确；若用户端的用电器变多，则降 压变压器的输出功率增大，输入电流增大，输电线上电流增大，损失的功率增大，D正确。 故选 BCD。 10．如图甲所示，粗糙水平地面上有一块长木板 P，小滑块 Q放置于长木板上的最右端。现将一个水平向 右的力 F作用在长木板的右端，让长木板从静止开始运动，一段时间后撤去力 F的作用。滑块和长木板在 0~4s内的速度-时间图像如图乙所示，已知物块与长木板的质量均为 m=1kg，重力加速度 210m/sg  。则下 列说法正确的是（ ） 5 A．力 F的大小为 6N B．滑块 Q与长木板 P之间的动摩擦因数为 0.1 C．长木板 P与地面之间的动摩擦因数为 0.3 D． 16s 3 t  时木板 P停止运动 答案：BD 解析：根据 v t 图像可知，滑块 Q加速阶段的加速度大小为 2Q 4 1m / s 4 a   ，根据牛顿第二定律可得 1 Qmg ma  ，解得 1 0.1  ，B正确；根据 v t 图像可知，撤去力 F到 P、Q共速前过程，木板 P做减速 运动的加速度大小为 2 P 9 4 5m / s 4 3 a    ，根据牛顿第二定律可得 1 2 P2mg mg ma    ，解得 2 0.2  ，C 错误；撤去 F前，长木板 P的加速度大小 2P0 9 0 3m / s 3 0 a    ，根据牛顿第二定律可得 1 2 P02F mg mg ma     ，解得 F=8N，A错误； 4st= 共速后，由于 2 10.2 0.1    ，则滑块 Q相对于 木板 P向前运动，以 P为对象，根据牛顿第二定律可得 2 1 P2mg mg ma     ， 解得 P的加速度大小为 2P 3m / sa  ，则共速到木板 P停下所用时间为 P 4 s 3 v t a     共 ，木板 P停止运动的时刻为 1 s4s 6 3 t t    ，D正确。 故选 BD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题包含 2小题，第 11小题 6分，第 12小题 10分，共 16分。） 11．在“探究加速度与力的关系”实验中，某同学设计了甲、乙两种实验方案（如图），试回答下列问题。 (1)关于本实验的要求，下列说法正确的是_________（多选）。 A．只有甲方案需要补偿阻力 B．甲、乙方案都需要补偿阻力 C．只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量 D．甲、乙方案都必须满足小车的质量远大于重物的质量 (2)若该同学根据乙方案，作出加速度 a与力传感器的示数 F（连接力传感器与小车的细绳上的拉力）的 a F 关系图线如图丙所示，图中直线斜率为 k，则小车质量M  _________。 6 丁 (3)根据甲方案进行实验，得到的一条纸带如图丁所示，A、B、C、D、E为 5个相邻的计数点，相邻的两 个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为： 1.22cmABx  、 2.00cmBCx  、 2.78cmCDx  、 3.56cmDEx  。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度 a __________ 2m/s（结 果保留两位有效数字）。 答案：(1)BC （2分） (2) 1 k （2分） (3) (3)0.78（2分） 解析：（1）甲、乙方案都需要补偿阻力，选项 A错误，B正确；乙方案有力传感器测量拉力，不需要必须 满足小车的质量远大于重物的质量，只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量，选项 C正确，D 错误；故选 BC。 （2）若该同学根据乙方案，则根据F Ma ，根据 a F 关系图线可得 1k M  ，则小车质量 1M k  。 （3）小车的加速度 2 2 2 2 2 (3.56 2.78 2.00 1.22) 10 m/s 0.78m/s 9 4 0.1 CE ACx xa T          12．小李同学打算测量某一电源的电动势和内阻。 (1)小李同学先用多用电表粗测该电源的电动势。他先把选择开 关旋转到直流电压 5V挡正确操作测量时表盘指针如图所示，其 读数为___________V。 (2)为了更准确地测量电动势和内阻，小李同学在实验室中找到了电阻箱、电压表、定值电阻等相关器材， 组成如图甲所示电路，并进行实验。已知该电源允许通过的最大电流为 40mA，图中电阻箱 R的阻值范围 为 0~99.9Ω。 ①请用笔画线代替导线将实物图乙连接完整。 7 ②电路中 R0为保护电阻，实验室中备有以下几种规格的定值电阻，本实验中应选用__________。 A．10Ω，125mA B．20Ω，40mA C．100Ω，80mA D．500Ω，5mA ③实验中通过调节电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值 R及相应的电压表示数 U，根据测得的多组数据，作 出的 0 1 1 U R R   图线如图丙所示，图线的纵轴截距为 b，图线的斜率为 k，则电源的电动势 E=________， 内阻 r=____________。 ④若考虑到电压表内阻对实验的影响，则电源电动势的测量值比真实值_________（选填“偏大”、“偏小” 或“不变”）。 答案：(1)4.42V（4.41V~4.44V均可）（2分） (2) （2分） C （2分） 1 b （1分） k b （1分） 偏小（2分） 解析：（1）由图可知，量程为 5V，分度值为 0.1V，所以读数为 4.42V （2）① ②该电源允许通过的最大电流为 40mA，所以排除 BD选项，根据欧姆定律得 3 max 4.42 110.5 40 10 ER I       总 ，故选 C。 ③由闭合电路欧姆定律得， 0 UE U r R R    ， 化简可得 0 1 1 1r U E R R E     ， 所以斜率 rk E  ，纵截距 1b E  ，可得，电源的电动势为 1E b  ，内阻为 kr b  。 ④可用“等效电源法”分析误差大小：可以把电源与电压表看做一等效电源，则电动势测量值等于外电路断 开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电流通过“电源”，因而路端电压要小于 电动势，所以电动势测量值小于真实值，即电源电动势的测量值比真实值偏小。 8 三、解答题（本题包含 3小题，共 42分） 13．（10分）如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口 a和 b，a、b间距为 h，a距缸底的高度 为 H；活塞只能在 a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为 m，面积为 S，厚度 可忽略；活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为 p0，温度均为 T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达 b处，整个过程中电热丝向气体 传热 Q。重力加速度为 g。求： (1)活塞刚好脱离卡口 a时气缸内气体的温度 T1； (2)整个过程中气缸内气体的内能增加量ΔU。 答案：(1) 1 0 0 (1 )mgT T p S   ，(2)ΔU=Q - (p0S＋mg)h 解析：（1）设活塞刚好脱离卡口 a时气缸中气体的温度为 T1，压强为 p1， 根据力的平衡条件有 p1S＝p0S＋ mg ……………………………………………………2分 根据查理定律有 0 1 0 1 p p T T  ……………………………………………………2分 联立可得 1 0 0 (1 )mgT T p S   ……………………………………………………1分 （2）活塞从卡口 a运动至卡口 b，气缸中的气体经历等压过程，气缸内气体对活塞的压力为 p1S＝p0S＋mg 气缸中的气体对外做的功为 0( )W p S mg h  ………………………………2分 根据热力学第一定律可得，气缸内气体内能增加量ΔU=Q+(—W ) …………………………2分 解得，ΔU=Q - (p0S＋mg)h ……………………………………………………1分 14．（14分）如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场，在 y轴左侧区域存在宽度为 0.8md  的垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B（大小可调节）。现有比荷为 101 10 C/kg 3 q m   的带正电粒子， 从 x轴上的 A点以一定初速度 v0垂直 x轴射入电场，且以大小为 76 10 m/sv   ，方向与 y轴正向成 53°的 速度经过 P点进入磁场，不计重力。求： （1）粒子在 A点进入电场的初速度 v0为多大？ （2）要使粒子不从 CD边界射出，则磁感应强度 B的取值范围； 答案：（1） 73 6 10 m/s. ；（2） 0.036TB  ； 解析：（1）粒子在电场中只受水平向左的电场力作用，粒子做类平抛运动，其在竖直方向上做匀速运动， 则有 v0=vcos53°，解得 70 3.6 10 m/sv   ……………………………………………………6分 9 （2）粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，作出轨迹如图所示 根据几何关系，要使粒子不从 CD边界射出需满足� + ����53∘ ≤ �，解得� ≤ 5 8 � = 0.5m …………4分 由洛伦兹力提供向心力得��� = � � 2 � ，解得� ≥ 0.036T ……………………………………………4分 15．（18分）如图甲所示，质量 m1=1kg 的小物块 A静置于平台左端，A与平台间动摩擦因数µ=0.1。紧靠 平台右侧有一质量 m0=2kg的足够长小车，平台和小车上表面在同一水平高度。质量 m2=2kg 的小滑块 B 静置于小车左端，B与小车上表面间的动摩擦因数也为µ=0.1，竖直墙面距离小车足够远。t=0时，给物块 A施加一水平向右的力 F，F随时间变化的规律如图乙所示，t1=2s时物块 A恰好运动到平台右侧时撤掉力 F，此后 A与 B发生弹性碰撞，一段时间后，小车与墙面发生碰撞，碰撞时间极短，每次碰后小车速度反 向，大小变为碰前的 1 4 。忽略小车与地面间的摩擦，重力加速度 g取 10m/s2。求： （1）A与 B发生弹性碰撞前瞬间，物块 A的速度大小； （2）小车与墙壁第 1次碰撞前滑块 B的速度； （3）小车与墙壁第 2次碰撞前滑块 B到小车左端的距离。 答案：（1）9m/s；（2）3m/s；（3）12.375m 解析：（1）由图可知前两秒力 F的冲量为�� = 1 2 (7 + 4) × 2 = 11N ⋅ s ………………………………1分 设 A与 B碰撞前 A的速度为 v，在 AB碰撞之前对 A有动量定理有�� − ��1�� = �1� …………2分 解得� = 9m/s ……………………………………………………………1分 （2）设 AB碰撞后的速度分别为�1、�2，由动量守恒有�1� = �1�1 +�2�2 ………………………1分 由能量守恒有 1 2 �1�2 = 1 2 �1�12 + 1 2 �2�22 ………………………………1分 解得�1 =− 3�/�，�2 = 6�/� ………………………………1分 10 对物块 B和小车，设在小车碰撞墙壁之前已达到相同的速度�3，则�2�2 = �2 +�0 �3 …………2分 得�3 = 3m/s ………………………………1分 （3）设从物块 B获得速度v2到物块 B和小车共速的过程中物块 B相对小车向右的位移为x1，由能量守恒 有��2��1 = 1 2 �2�22 − 1 2 �2 +�0 �32 ……………………………………………………1分 得�1 = 9m ……………………………………………………1分 规定向右为正方向，则小车与墙壁碰撞之后的速度�4 =− 0.75�/� 设物块 B和小车再次共速的速度为�5，这段过程物块 B相对小车向右的位移为�2，有动量守恒有 �2�3 +�0�4 = �2 +�0 �5 …………………………1分 解得�5 = 1.125m/s＞�4，即小车与物块 B未共速前先与墙壁碰撞 …………………………1分 小车从反弹到与墙壁再次碰撞用时记为�3，根据运动学�3 = 2�4 �� = 1.5� …………………………1分 在此期间物块 B运动的距离x2大小等于物块 B与木板的相对路程，�2 = �3�3 − 1 2 ���32 ………1分 得�2 = 3.375� ……………………1分 则小车与墙壁第 2次碰撞前滑块 B到小车左端的距离为� = �1 + �2 = 12.375� …………………1分