精品解析：2024届河北省名校联盟高三下学期三模物理试题

高三物理考试 全卷满分100分，考试时间75分钟。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 大量氢原子从的能级向低能级跃迁，氢原子的能级图如图所示，用跃迁中发出的光照射某一金属，测得从该金属中射出电子的最大初动能的最大值为。则在跃迁过程中，能使该金属发生光电效应的光子的频率种类有（　　） A 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种 2. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，且从t=0时刻开始振动。在t=1.4s时波刚好传播到质点Q的平衡位置所在的x=14m处，波形如图所示，质点P的平衡位置位于x=8m处，下列说法正确的是（　　） A. 波源的起振方向沿y轴负方向 B. 质点P的振动周期为0.4s C. 0~3.2s内，质点P运动路程为24cm D. 若x轴上的观察者接收到的频率为1Hz，则观察者正在靠近波源 3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其T—V图像如图所示。已知、、，下列说法正确的是（　　） A. a→b过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数减少 B. b→c过程中，气体的压强减小 C. c→a过程中，外界对气体做的功等于气体从外界吸收的热量 D. 气体在a、b、c三个状态时的压强之比为3:1:2 4. 2024年3月10日8时，备受瞩目的中国安义门窗杯·2024南昌安义半程马拉松在安义县迎宾大道鸣枪开跑!来自全国各地的6000名马拉松爱好者精神抖擞，应声出发，奔向终点。在某阶段，某马拉松爱好者从O点沿水平地面做匀加速直线运动，运动过程中依次通过A、B、C三点。已知，，该马拉松爱好者从A点运动到B点和从B点运动到C点两个过程速度的变化量都是2m/s，则该马拉松爱好者经过C点时的瞬时速度为（　　） A. 1m/s B. 3m/s C. 5m/s D. 7m/s 5. 1720年，英国的斯蒂芬·格雷提出导体和绝缘体的概念，并发现了导体的静电感应现象——导体在静电场的作用下，自由电荷发生了再分布的现象。如图所示，将一长为2L的光滑金属导体MN固定在绝缘水平面上，倾角为，P是固定于金属导体左上方的一带电荷量为+Q的点电荷，，且。现将一质量为m、电荷量为+q的带绝缘壳的小球体（可视为点电荷）从金属导体的M端由静止释放，小球体开始沿金属导体向下滑动。已知重力加速度为g，小球体的电荷量始终不变，则小球体从M运动到N的时间（　　） A. 等于 B. 大于 C. 小于 D. 无法确定 6. 如图所示，理想变压器上有三个线圈，匝数分别为、、，线圈连接正弦式交变电源和一个小灯泡，线圈串联两个小灯泡，线圈连接一个小灯泡。四个小灯泡完全相同，额定电压均为，均正常发光，则正弦式交变电源输出电压的最大值与三个线圈的匝数比分别为（　　） A. ，1:2:3 B. ，3:2:1 C. ，3:2:1 D. ，1:2:3 7. 如图所示，半径相同的三个圆形区域相切于P、M、N三点，三个图形区域的圆心分别为O1、O2、O3，三个区域内有方向相同、大小不同的匀强磁场，带负电粒子以平行于O2O3方向的某速度从圆形磁场边缘对准圆心O1射入磁场中，恰好分别通过P点和M点而进入第二和第三个圆形磁场区域，从第三个圆形磁场区域射出后粒子又恰好通过三角形O1O2O3的几何中心O点，不计粒子的重力，，则以下说法正确的（　　） A. 粒子在三个区域中做圆周运动的半径之比 B. 三个区域中磁感应强度大小之比 C. 粒子在三个区域中做圆周运动所用时间之比 D. 粒子在三个区域中做圆周运动向心加速度大小之比 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上的选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全得得3分，有选错的得0分。 8. 水星是地球上较难观测行星，因为它离太阳太近，总是湮没在太阳的光辉里，只有水星和太阳的距角（地球和水星连线与地球和太阳连线的夹角）达最大时（称为大距，如图所示），公众才最有希望目睹水星。2023年1月30日凌晨，上演今年首次水星大距。已知水星公转周期约为地球公转周期的，水星和地球公转轨道均视为圆形。则下列说法不正确的是（　　） A. 可以求出水星与地球质量之比 B. 一年内至少可以看到6次水星大距 C. 大距时，水星和太阳距角的正弦值约为 D. 太阳分别与水星和地球的连线在相同时间内扫过的面积相等 9. 如图，一根长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球（可视为质点），开始时，轻杆位于竖直方向，受轻微扰动后由静止开始向左自由转动，小球与轻杆始终在同一竖直平面内运动，在某时刻轻杆与竖直方向的夹角记为α，取重力加速度为g，关于转动过程中小球的以下说法正确的是（　　） A. 竖直分速度先增大后减小 B. 重力的最大功率为 C. 水平分速度最大值为 D. 当时，轻杆对小球有沿杆方向向下的拉力 10. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨放置在同一水平面内，相距为，一端连接阻值为的电阻。长度为的金属棒放在导轨上，与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直，金属棒的质量为，电阻为。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，不计金属导轨的电阻，在金属棒以初速度沿导轨向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 金属棒的最大加速度为 B. 金属棒向右运动的距离 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上产生的热量为 三、非选择题：本大题共5小题，共54分。 11. 某中学兴趣小组用插针法做“测量玻璃砖的折射率”的实验，如图所示。 （1）关于此实验，下列说法正确的是___________（填正确答案标号）。 A.实验过程中，应竖直插入大头针P1、P2 B.实验中，入射角不宜过小，大头针P1、P2之间的距离也不宜过小 C.若玻璃砖的两个侧边不平行，则不能完成实验 （2）玻璃砖的折射率n=_________（用α，β表示）。 （3）若处理数据过程中，法线以入射点O为轴顺时针偏离了一个小的角度，这将导致折射率的测量结果___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 12. 某同学欲测一新型圆柱体电阻率。 （1）用游标卡尺测量该圆柱体的长度如图甲所示， 则该圆柱体的长度为______cm。 （2）用螺旋测微器测量该圆柱体的直径如图乙所示， 则该圆柱体的直径为______mm。 （3）该同学用电流表（，内阻约为）， 电流表（，内阻约为），定值电阻，新型圆柱体电阻大约为， 滑动变阻器阻值约为， 电源电动势约为， 内阻很小， 他设计了如图丙和丁所示的电路测量新型圆柱体电阻。先连接为图丙所示电路， 闭合开关后， 调节滑动变阻器， 测得多组电流表、的示数和， 作出 图像（ 为横轴）， 得到图像的斜率， 再用图丁电路进行实验，闭合开关后，测得多组电流表、 的示数 和，仍作 图像（ 为横轴）， 得到图像的斜率； 则被测电阻 ______ 。这样测量电阻的阻值______（填“存在”或“不存在”）因电表内阻产生的系统误差。 （4）新型圆柱体的电阻率为______（用、、、、表示）。 13. 半径的四分之一光滑圆弧轨道AB，在最低点B与水平传送带相切，传送带以的速度顺时针转动。质量为的物块从A点静止滑下，物块与传送带的动摩擦因数，出传送带后滑上倾角θ可调的木板（木板在C点与传送带平滑连接），物块与木板的动摩擦因数为。已知BC之间的距离，。 （1）求物块滑到B点的速度大小； （2）物块第一次滑上木板到达D点时速度为0（D点未画出），当θ为多大时，CD距离最小，并求出最小值； （3）若木板光滑且θ不为0，滑块从A点开始到第二次出传送带过程中，求产生的热量Q。 14. 高能粒子实验装置是用以发现高能粒子并研究和了解其特性的主要实验工具。为了简化计算，一个复杂的高能粒子实验装置可以被简化为空间中的复合场模型。如图甲所示，三维坐标系中平面的右侧（空间）存在平行于z轴方向周期性变化的磁场B（图中未画出）和沿y轴正方向竖直向上的匀强电场。现将一个质量为m、电荷量为q的带正电的高能粒子从平面内的P点，沿x轴正方向水平抛出，粒子第一次经过x轴时恰好经过O点，此时速度大小为，方向与x轴正方向的夹角为45°。已知电场强度大小，从粒子通过O点开始计时，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，规定当磁场方向沿z轴正方向时磁感应强度为正。已知，重力加速度大小为g。 （1）求抛出点P的坐标； （2）求粒子从第1次经过x轴到第2次经过x轴路程； （3）求粒子第4次经过x轴时的x坐标值； （4）若时撤去右侧的匀强电场和匀强磁场，同时在整个空间加上沿y轴正方向竖直向上的匀强磁场，求粒子向上运动到离平面最远时的坐标。 15. 如图所示，水平轨道左端与圆弧轨道平滑连接，小球A、B及半径R=2m的圆弧形滑块C的质量分别为m1=1kg、m2=2kg、m3=3kg，小球B与滑块C静止在水平面上。现从圆弧轨道上高h=4.05m处将小球A由静止释放，小球A与小球B发生正碰，经过一段时间后小球B滑上滑块C。小球B到滑块C底端的距离足够长，一切摩擦均可忽略，假设所有的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度取g=10m/s2。 （1）求小球A与小球B第一次碰撞后，小球B的速度大小； （2）求小球B第一次在滑块C上能达到的最大高度； （3）求小球B第一次返回滑块C底端时的速度大小； （4）通过计算分析，小球B能否第二次滑上滑块C，若能滑上，求小球B第二次能达到的最大高度；若不能滑上，求小球A、小球B、滑块C的最终速度的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高三物理考试 全卷满分100分，考试时间75分钟。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 大量氢原子从的能级向低能级跃迁，氢原子的能级图如图所示，用跃迁中发出的光照射某一金属，测得从该金属中射出电子的最大初动能的最大值为。则在跃迁过程中，能使该金属发生光电效应的光子的频率种类有（　　） A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种 【答案】B 【解析】 【详解】根据光电效应方程有 可知，光子的能量越大，光电子的初动能越大，大量氢原子从的能级向低能级跃迁，辐射的光子频率的种类数目为 其中，由4能级跃迁至1能级光子能量最大，该光子能量为 由于最大初动能的最大值为，可以解得逸出功为 由4能级跃迁至3能级的光子能量为 由3能级跃迁至2能级的光子能量为 由4能级跃迁至2能级的光子能量为 由3能级跃迁至1能级的光子能量为 由2能级跃迁至1能级的光子能量为 可知，能使该金属发生光电效应的光子的频率种类有4种。 故选B。 2. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，且从t=0时刻开始振动。在t=1.4s时波刚好传播到质点Q的平衡位置所在的x=14m处，波形如图所示，质点P的平衡位置位于x=8m处，下列说法正确的是（　　） A. 波源的起振方向沿y轴负方向 B. 质点P的振动周期为0.4s C. 0~3.2s内，质点P运动的路程为24cm D. 若x轴上的观察者接收到的频率为1Hz，则观察者正在靠近波源 【答案】C 【解析】 【详解】A．通过Q点可判定，波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误； B．根据题意可知 所以 故B错误； C．从0时刻开始，经过0.8s质点P开始振动，所以0~3.2s内质点振动的时间为2.4s，即三个周期，质点P运动的路程为 故C正确； D．波源振动的频率为 若x轴上的观察者接收到的频率为1Hz，则观察者正在远离波源，故D错误。 故选C。 3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其T—V图像如图所示。已知、、，下列说法正确的是（　　） A. a→b过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数减少 B. b→c过程中，气体的压强减小 C. c→a过程中，外界对气体做的功等于气体从外界吸收的热量 D. 气体在a、b、c三个状态时的压强之比为3:1:2 【答案】A 【解析】 【详解】A．a→b过程中，气体温度降低，分子运动的平均速率减小，体积增大，分子分布的密集程度减小，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数减少，故A正确； B．b→c过程中，气体体积不变，温度升高，根据查理定律可知，气体压强增大，故B错误； C．c→a过程中，气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体释放热量，且外界对气体做的功等于气体向外界释放的热量，故C错误； D．理想气体状态方程有 结合图像中的坐标值解得 故D错误。 故选A。 4. 2024年3月10日8时，备受瞩目的中国安义门窗杯·2024南昌安义半程马拉松在安义县迎宾大道鸣枪开跑!来自全国各地的6000名马拉松爱好者精神抖擞，应声出发，奔向终点。在某阶段，某马拉松爱好者从O点沿水平地面做匀加速直线运动，运动过程中依次通过A、B、C三点。已知，，该马拉松爱好者从A点运动到B点和从B点运动到C点两个过程速度的变化量都是2m/s，则该马拉松爱好者经过C点时的瞬时速度为（　　） A. 1m/s B. 3m/s C. 5m/s D. 7m/s 【答案】D 【解析】 【分析】根据题干中“该马拉松爱好者从A点运动到B点和从B点运动到C点两个过程速度的变化量都是2m/s”可知，本题考查匀变速直线运动规律，根据匀变速直线运动的计算公式作答。 【详解】设A点的速度为v，则B点的速度为，C点的速度为则从A到B点的过程中有 从B点到C点的过程中有 联立解得，则C点的速度为。 故选D。 5. 1720年，英国的斯蒂芬·格雷提出导体和绝缘体的概念，并发现了导体的静电感应现象——导体在静电场的作用下，自由电荷发生了再分布的现象。如图所示，将一长为2L的光滑金属导体MN固定在绝缘水平面上，倾角为，P是固定于金属导体左上方的一带电荷量为+Q的点电荷，，且。现将一质量为m、电荷量为+q的带绝缘壳的小球体（可视为点电荷）从金属导体的M端由静止释放，小球体开始沿金属导体向下滑动。已知重力加速度为g，小球体的电荷量始终不变，则小球体从M运动到N的时间（　　） A. 等于 B. 大于 C. 小于 D. 无法确定 【答案】A 【解析】 【分析】根据题干中“P是固定于金属导体左上方的一带电荷量为+Q的点电荷”可知，本题考查点电荷电场的分布情况，根据库伦定律以及受力分析进行作答。 【详解】金属导体MN 为等势体，电场力垂直于导体表面，故做匀加速直线运动。小球则从M点下滑至N点的过程中，根据牛顿第二定律可知其加速度为 解得 所以从M点下滑至N点的过程中所用的时间满足 解得 故选A。 6. 如图所示，理想变压器上有三个线圈，匝数分别为、、，线圈连接正弦式交变电源和一个小灯泡，线圈串联两个小灯泡，线圈连接一个小灯泡。四个小灯泡完全相同，额定电压均为，均正常发光，则正弦式交变电源输出电压的最大值与三个线圈的匝数比分别为（　　） A. ，1:2:3 B. ，3:2:1 C. ，3:2:1 D. ，1:2:3 【答案】C 【解析】 【详解】根据电压匝数关系有 ，， 由于四个灯泡均正常发光，则电流均为额定电流，则有 解得 ， 则正弦式交变电源输出电压的有效值为 根据 解得 故选C。 7. 如图所示，半径相同的三个圆形区域相切于P、M、N三点，三个图形区域的圆心分别为O1、O2、O3，三个区域内有方向相同、大小不同的匀强磁场，带负电粒子以平行于O2O3方向的某速度从圆形磁场边缘对准圆心O1射入磁场中，恰好分别通过P点和M点而进入第二和第三个圆形磁场区域，从第三个圆形磁场区域射出后粒子又恰好通过三角形O1O2O3的几何中心O点，不计粒子的重力，，则以下说法正确的（　　） A. 粒子在三个区域中做圆周运动的半径之比 B. 三个区域中磁感应强度大小之比 C. 粒子在三个区域中做圆周运动所用时间之比 D. 粒子在三个区域中做圆周运动向心加速度大小之比 【答案】C 【解析】 【详解】A．设圆形区域半径为R，粒子在磁场中做匀速圆周运动，其洛伦兹力提供向心力，有 解得半径为 粒子运动的周期为 粒子射入第一个圆形磁场后，从P点射入第二个圆形磁场，粒子在磁场中转过的角度为，其半径 同理可得，粒子在第二个圆形磁场中转过的角度为，其半径 粒子从M点射入第三个圆形磁场中，射出时恰好过三角形的几何中心O点，则粒子在第三个圆形磁场中转过的角度为，其半径 则粒子在三个区域中做圆周运动的半径之比 故A错误； B．由洛伦兹力提供向心力 可得 三个区域中磁感应强度大小之比 故B错误； C．粒子在磁场中运动时间 且 粒子在三个区域中做圆周运动的周期之比 粒子在三个区域中做圆周运动所用时间之比 故C正确； D．粒子做圆周运动的加速度 粒子在三个区域中做圆周运动向心加速度大小之比 故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上的选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全得得3分，有选错的得0分。 8. 水星是地球上较难观测的行星，因为它离太阳太近，总是湮没在太阳的光辉里，只有水星和太阳的距角（地球和水星连线与地球和太阳连线的夹角）达最大时（称为大距，如图所示），公众才最有希望目睹水星。2023年1月30日凌晨，上演今年首次水星大距。已知水星公转周期约为地球公转周期的，水星和地球公转轨道均视为圆形。则下列说法不正确的是（　　） A. 可以求出水星与地球质量之比 B. 一年内至少可以看到6次水星大距 C. 大距时，水星和太阳距角的正弦值约为 D. 太阳分别与水星和地球的连线在相同时间内扫过的面积相等 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由万有引力提供向心力有 可得 其中M代表太阳的质量，可知可以求出水星与地球轨道半径之比，无法求得质量之比，故A错误； B．一年时间设为T，则T地=T，T水=T，两次大距时间间隔为 一年内能看到水星的次数为 解得 n=6 故B正确； C．由A项分析知水星与地球轨道半径之比为，根据几何关系可知大距时，水星和太阳距角的正弦值约为，故C正确； D．开普勒第二定律是针对同一环绕天体而言的，太阳分别与水星和地球的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。 本题选择错误选项； 故选AD。 9. 如图，一根长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球（可视为质点），开始时，轻杆位于竖直方向，受轻微扰动后由静止开始向左自由转动，小球与轻杆始终在同一竖直平面内运动，在某时刻轻杆与竖直方向的夹角记为α，取重力加速度为g，关于转动过程中小球的以下说法正确的是（　　） A. 竖直分速度先增大后减小 B. 重力的最大功率为 C. 水平分速度最大值为 D. 当时，轻杆对小球有沿杆方向向下的拉力 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球受杆沿杆方向的支持力或拉力作用，竖直向下的重力作用，转动过程中，杆对小球不做功，重力一直做正功，竖直方向速度一直增加，故A错误； B．杆对小球不做功，重力对小球做正功，当时，由机械能守恒定律有 解得 重力的最大功率为 故B正确； C．杆对小球的作用力由支持力逐渐变为拉力，则在水平方向为向左的推力逐渐变为0，再变为向右的拉力，杆对小球无作用力时水平方向速度最大，此时小球做圆周运动需要的向心力为 由机械能守恒定律可得 解得 ， 所以 故C错误； D．当时，小球已越过速度最大位置，此时轻杆对小球有沿杆方向向下的拉力，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨放置在同一水平面内，相距为，一端连接阻值为的电阻。长度为的金属棒放在导轨上，与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直，金属棒的质量为，电阻为。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，不计金属导轨的电阻，在金属棒以初速度沿导轨向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 金属棒的最大加速度为 B. 金属棒向右运动的距离 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上产生的热量为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．金属棒以初速度沿导轨向右运动过程中，切割磁感线产生电动势 电路中的电流 金属棒所受的安培力 得 加速度为 可知：金属棒刚开始时速度最大，加速度最大，最大值为 A正确； B．金属棒从速度为v0至停下来的过程中，由动量定理得 将整个运动过程划分成很多小段，可认为每个小段中的速度几乎不变，设每小段的时间为Δt，则安培力的冲量 解得 B正确； C．从开始运动到最终停下，平均感应电动势 平均感应电流 则电荷量 则通过电阻的电荷量为，C错误； D．由能量守恒可知，全过程导体棒的动能转化为回路的热量 其中 联立解得 D错误。 故选AB。 三、非选择题：本大题共5小题，共54分。 11. 某中学兴趣小组用插针法做“测量玻璃砖的折射率”的实验，如图所示。 （1）关于此实验，下列说法正确的是___________（填正确答案标号）。 A.实验过程中，应竖直插入大头针P1、P2 B.实验中，入射角不宜过小，大头针P1、P2之间的距离也不宜过小 C.若玻璃砖的两个侧边不平行，则不能完成实验 （2）玻璃砖的折射率n=_________（用α，β表示）。 （3）若处理数据过程中，法线以入射点O为轴顺时针偏离了一个小的角度，这将导致折射率的测量结果___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ①. AB##BA ②. ③. 偏小 【解析】 【详解】（1）[1] A．在实验过程中，应竖直插入大头针P1、P2，故A正确； B．实验中为了减少偶然误差，入射角不宜过小，大头针P1、P2之间的距离也不宜过小，故B正确； C．玻璃砖的两个侧边不平行也可以完成实验，故C错误。 故选AB。 （2）[2]根据折射定律可知 （3）[3]假设法线偏离垂直方向的角度为θ角，如图所示： 则测量值和真实值分别为 ， 变形可得 因为，可得。 12. 某同学欲测一新型圆柱体的电阻率。 （1）用游标卡尺测量该圆柱体的长度如图甲所示， 则该圆柱体的长度为______cm。 （2）用螺旋测微器测量该圆柱体的直径如图乙所示， 则该圆柱体的直径为______mm。 （3）该同学用电流表（，内阻约为）， 电流表（，内阻约为），定值电阻，新型圆柱体电阻大约为， 滑动变阻器阻值约为， 电源电动势约为， 内阻很小， 他设计了如图丙和丁所示的电路测量新型圆柱体电阻。先连接为图丙所示电路， 闭合开关后， 调节滑动变阻器， 测得多组电流表、的示数和， 作出 图像（ 为横轴）， 得到图像的斜率， 再用图丁电路进行实验，闭合开关后，测得多组电流表、 的示数 和，仍作 图像（ 为横轴）， 得到图像的斜率； 则被测电阻 ______ 。这样测量电阻的阻值______（填“存在”或“不存在”）因电表内阻产生的系统误差。 （4）新型圆柱体的电阻率为______（用、、、、表示）。 【答案】 ①. 5.04 ②. 3.700 ③. ④. 不存在 ⑤. 【解析】 【详解】（1） [1]游标卡尺的主尺读数为5cm，游标尺的第4刻度线与主尺的某刻度线对齐，其读数为0.1×4mm=0.4mm=0.04cm，则该圆柱体的长度为 L=5cm+0.04cm=5.04cm （2）[2]螺旋测微器的固定刻度读数为3.5mm，可动刻度读数为20.0×0.01mm=0.200mm，则该圆柱体的直径为 D=3.5mm+0.200mm=3.700mm （3）[3]用丙图电路进行实验， 根据分析，由欧姆定律则有 整理可得 图像的斜率，则有 用丁图电路进行实验， 根据分析，由欧姆定律则有 整理可得 图像的斜率， 则有 联立解得 [4]根据上述求解过程，可知电流表的内阻对测量值没有影响， 即这样测量电阻的阻值不存在因电表内阻产生的系统误差。 （4）[5]根据电阻定律可得 又有 联立解得 13. 半径的四分之一光滑圆弧轨道AB，在最低点B与水平传送带相切，传送带以的速度顺时针转动。质量为的物块从A点静止滑下，物块与传送带的动摩擦因数，出传送带后滑上倾角θ可调的木板（木板在C点与传送带平滑连接），物块与木板的动摩擦因数为。已知BC之间的距离，。 （1）求物块滑到B点的速度大小； （2）物块第一次滑上木板到达D点时速度为0（D点未画出），当θ为多大时，CD距离最小，并求出最小值； （3）若木板光滑且θ不为0，滑块从A点开始到第二次出传送带过程中，求产生的热量Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）物块从A到B机械能守恒 解得 （2）假设物块在传送带上一直做减速运动 解得 假设正确，物块沿木板上滑，设CD为s，由动能定理 经计算当时，s最小 （3）物块从B到C过程中 产生的热量 解得 假设物块从C到B一直做匀减速直线运动，第二次滑出传送带 假设正确 产生的热量 解得 则总热量 14. 高能粒子实验装置是用以发现高能粒子并研究和了解其特性主要实验工具。为了简化计算，一个复杂的高能粒子实验装置可以被简化为空间中的复合场模型。如图甲所示，三维坐标系中平面的右侧（空间）存在平行于z轴方向周期性变化的磁场B（图中未画出）和沿y轴正方向竖直向上的匀强电场。现将一个质量为m、电荷量为q的带正电的高能粒子从平面内的P点，沿x轴正方向水平抛出，粒子第一次经过x轴时恰好经过O点，此时速度大小为，方向与x轴正方向的夹角为45°。已知电场强度大小，从粒子通过O点开始计时，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，规定当磁场方向沿z轴正方向时磁感应强度为正。已知，重力加速度大小为g。 （1）求抛出点P的坐标； （2）求粒子从第1次经过x轴到第2次经过x轴的路程； （3）求粒子第4次经过x轴时的x坐标值； （4）若时撤去右侧的匀强电场和匀强磁场，同时在整个空间加上沿y轴正方向竖直向上的匀强磁场，求粒子向上运动到离平面最远时的坐标。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）P点抛出后做平抛运动 ；，； 代入数据得 ， 抛出点P的坐标为 （2）进入平面右侧，由于 粒子在磁场作用下做匀速圆周运动，0-时间内由图像得 由 得 由 得 则 粒子刚好第二次到达x轴 解得 （3）在时间内，有 ，， 则 ，， 此后时间内，粒子运动轨迹如图 粒子第4次经过x轴时得x坐标值为 解得 （4）时刻后，粒子在竖直方向上做竖直上抛运动，水平方向上做匀速圆周运动 ； 到达最高点时 ， 解得 由 得 由 得 又 ，， 联立方程解得 ，， 粒子向上运动到离平面最远时的坐标为 15. 如图所示，水平轨道左端与圆弧轨道平滑连接，小球A、B及半径R=2m圆弧形滑块C的质量分别为m1=1kg、m2=2kg、m3=3kg，小球B与滑块C静止在水平面上。现从圆弧轨道上高h=4.05m处将小球A由静止释放，小球A与小球B发生正碰，经过一段时间后小球B滑上滑块C。小球B到滑块C底端的距离足够长，一切摩擦均可忽略，假设所有的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度取g=10m/s2。 （1）求小球A与小球B第一次碰撞后，小球B的速度大小； （2）求小球B第一次在滑块C上能达到的最大高度； （3）求小球B第一次返回滑块C底端时的速度大小； （4）通过计算分析，小球B能否第二次滑上滑块C，若能滑上，求小球B第二次能达到的最大高度；若不能滑上，求小球A、小球B、滑块C的最终速度的大小。 【答案】（1）6m/s；（2）1.08m；（3）l.2m/s；（4）小球B不能第二次滑上滑块C，小球A、小球B、滑块C的最终速度分别为，， 【解析】 【详解】（1）设碰前小球A的速度为，从圆弧轨道上高h=4.05m处将小球A由静止释放，由能量守恒定律得 代入数据解得 小球A、B碰撞的过程A、B组成的系统机械能守恒、动量守恒，以向右为正方向，设小球A、B碰撞后的速度分别为v1、v2，则有 解得 即小球A与小球B第一次碰撞后，小球B的速度大小为6m/s； （2）小球B与滑块C在水平方向上共速时小球B上升的高度最大。设共同的速度为v3，小球B与滑块C组成的系统在水平方向上动量守恒，有 小球B与滑块C组成的系统能量守恒，有 代入数据解得 H=1.08m （3）设小球B返回滑块C底端时B与C的速度分别为v4、v5，由动量守恒定律和能量守恒定律可得 联立解得 即小球B返回滑块C底端时的速度大小为1.2m/s； （4）小球A与小球B第一次碰后以的速度向左运动，再次滑上圆弧轨道，滑下后速度方向向右，速度，经过一段时间，小球A与小球B发生第二次碰撞，设碰后小球A和小球B的速度分别为v7、v8，根据动量守恒定律和能量守恒定律得 联立解得 小球A与小球B第二次碰后以的速度向左运动，再次滑上圆弧轨道，滑下后速度方向向右，速度，经过一段时间，小球A与小球B发生第三次碰撞，设碰后小球A和小球B的速度分别为vA、vB，根据动量守恒定律和能量守恒定律得 联立解得 因为，所以小球B不能第二次滑上滑块C，小球A、小球B、滑块C的最终速度分别为，，。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$