精品解析：江苏省南京市第十三中学2024-2025学年高二上学期10月期中物理试题

2024年高二年级上期中期中模拟测（物理） 时间：75分钟 满分：100分 一、单选题（每题4分，共44分，每题只有一个选项正确） 1. 如图所示、一带正电的金属环绕轴OO′以角速度匀速旋转、方向如图所示，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（　　） A. N极竖直向上 B. N极竖直向下 C. N极沿轴线向左 D. N极沿轴线向右 2. 一物体做受迫振动，驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐增大的过程中，该物体的振幅（　　） A. 一定逐渐增大 B. 一定逐渐减小 C. 可能先增大，后减小 D. 可能先减小，后增大 3. 如图所示，在竖直平面内，由A点斜射出一个小球，B、C、D是小球运动轨迹上三点，A、C、D三点的坐标已在图中标出，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（　　） A. 小球在A点的动量和在C点的动量相同 B. 从A到B和从B到C，小球动量变化量相同 C. 从A到B和从B到C，小球动量变化量的方向相反 D. 小球从A到B重力的冲量大小小于从C到D重力的冲量大小 4. 某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准（如图1，虚线框内是改装后的电表）。当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图2，产生上述问题的原因可能是（ ） A. 微安表串联电阻偏大 B. 微安表串联电阻偏小 C. 微安表并联电阻偏大 D. 微安表并联电阻偏小 5. 如图将一质量为m的小球，从放置在光滑水平地面上质量为M的光滑半圆形槽的槽口A点由静止释放经过最低点B运动到C点，下列说法中正确的是（　　） A. 小球运动到圆形槽右侧最高点一定与A点等高。 B. 从B运动到C，半圆形槽和小球组成的系统动量守恒 C. 从A到B再到C，C点可能是小球运动的最高点 D. 从A到B，半圆形槽运动的位移一定大于小球在水平方向上运动的位移 6. 带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，则从a到b过程中，下列说法正确的是（　　） A 粒子带负电荷 B. 粒子先减速后加速 C. 粒子电势能先减小后增大 D. 粒子的机械能先增大后减小 7. 如图（a）所示，有一电荷均匀分布的固定绝缘细圆环，圆心为O，轴线上的电场强度和电势分布如图（b）（c）所示。现有一带负电的粒子（重力不计）以初速度v0沿轴线由P运动到Q，OP=OQ=L。关于粒子由P运动到Q的过程分析，下列说法正确的是（　　） A. 粒子的电势能先增大后一直减小 B. 静电力对粒子做功不为0 C. 粒子所受静电力先增大后一直减小 D. 粒子先加速后一直减速 8. 如图所示，光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，R0、R1是定值电阻，电源的电动势和内阻分别为E、r，闭合开关S，增大光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是（　　） A. 电源的效率可能变大 B. R0的功率增大 C. 电流表的示数增大 D. 光敏电阻的功率一定增大 9. 如图所示，在光滑水平杆上套有一个质量为的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为的物块（可视为质点），绳长为。将滑环固定时，给物块一个水平冲量，物块摆起后刚好碰到水平杆；若滑环不固定时，仍给物块以同样的水平冲量，则以下说法不正确的是（　　） A. 给物块的水平冲量大小为 B. 物块上升的最大高度为 C. 物块上升最高时的速度大小为 D. 物块在最低点时对细绳的拉力大小为 10. 半径为R的竖直放置的轻质光滑半圆轨道固定在压力传感器上，传感器能显示垂直作用于其上表面的压力大小。将一个半径很小的小球从轨道上某处由静止释放，在接下来的过程中，压力传感器示数的最大值和最小值分别为和，且；相邻两次显示最大值的时间间隔为。则下列说法中正确的是（　　） A. 小球运动的周期为 B. 小球的重力大小等于 C. 半圆轨道的半径为 D. 小球在最低点时动量随时间的变化率为零 11. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自时刻开始连续释放初速度大小为、方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（ ） A. 在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为 B. 粒子的电荷量为 C. 在时刻进入的粒子恰好从Q板右端离开离开电场 D. 在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题—第16题解答时请写必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写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. 某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。现有 A．电流表（0~3A，内阻约0.025Ω） B．电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω） C．电压表（0~ 3V，内阻约3kΩ） D．电压表（0~15V，内阻约15kΩ） E．滑动变阻器（0 ~50Ω，额定电流2A） F．电源（3V，内阻可不计） G．开关和导线若干 ①在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）；为了提高实验的精确度，实验电路应采用图中的________（填“甲”或“乙”）。 ②接通开关，改变滑动变阻器画片P位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U．某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx=____________Ω。 ③若在①问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_________；若在①问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_________；（选填选项前的字母） A．电流表测量值小于流经Rx的电流值 B．电流表测量值大于流经Rx的电流值 C．电压表测量值小于Rx两端的电压值 D．电压表测量值大于Rx两端电压值 ④闭合电键，将滑动变阻器的滑片P由初始端向另一端滑动过程中，滑动变阻器的功率将_________。 A．一直减小 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大 13. 如图甲所示，光滑水平面上有一处于原长状态的弹簧，其左端与一固定立柱相连，右侧与一静止的小球相连。现将小球向右拉至M点后，由静止释放小球。以O点为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，小球向左经过O点时为时刻，小球的振动图像如图乙所示。求： （1）O、M两点间的距离； （2）弹簧振子简谐运动的位移与时间的关系式； （3）该振子在0~6s的总路程。 14. 如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离．电源电动势，内电阻，电阻．将滑动变阻器的滑片放置在某一位置，闭合开关S，待电路稳定后，某一带电微粒恰好能静止在两平行金属板正中央．若微粒带电荷量为，质量为，则： （1）此时两平行金属板间电压为多少？ （2）滑动变阻器接入电路的阻值为多大？ （3）滑动变阻器阻值为多大时它消耗的电功率最大，最大值为多少？ 15. 如图所示，AC水平轨道上AB段光滑，BC段粗糙，且，CDF为竖直平面内半径为的光滑半圆轨道，两轨道相切于C点，CF右侧有电场强度的匀强电场，方向水平向右。一根轻质绝缘弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与带负电滑块P接触但不连接，弹簧原长时滑块在B点。现向左压缩弹簧后由静止释放，当滑块P运动到F点瞬间对轨道压力为4N。已知滑块P的质量为，电荷量大小为，与轨道BC间的动摩擦因数为，忽略滑块P与轨道间电荷转移，重力加速度g取10m/s2。求： （1）求滑块到F点时的动能； （2）求滑块到D点时对轨道的压力； （3）若滑块P沿光滑半圆轨道CDF运动过程中时，对圆弧轨道的最小压力为10N，求弹簧释放瞬间弹性势能。 16. 物流公司装卸货物时常因抛掷而造成物品损坏。为解决这个问题，某同学设计了如图所示的缓冲转运装置，其中，质量为紧靠货车的A装置是由光滑曲面和粗糙水平面两部分组成，其水平粗糙部分长度为。质量也为的转运车B紧靠A且与A的水平部分等高，包裹C沿A的光滑曲面由静止滑下，经A的水平部分后滑上转运车并最终停在转运车上被运走，B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为，缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为，不计转运车与地面间的摩擦，包裹C可视为质点且无其他包裹影响，C与B的右挡板碰撞时间极短，碰撞损失的机械能可忽略，重力加速度g取。 （1）若包裹C在缓冲装置A上运动时A静止不动，求包裹C的最大质量； （2）若某包裹的质量为，从距A水平部分高度为处由自由释放，为使该包裹能停在转运车B上，求转运车B的最小长度L； （3）转运车B的长度为（2）问中所求的最小长度，质量为的包裹从距A水平部分高度为处自由释放，求包裹最终距B车右侧挡板的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年高二年级上期中期中模拟测（物理） 时间：75分钟 满分：100分 一、单选题（每题4分，共44分，每题只有一个选项正确） 1. 如图所示、一带正电的金属环绕轴OO′以角速度匀速旋转、方向如图所示，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（　　） A. N极竖直向上 B. N极竖直向下 C. N极沿轴线向左 D. N极沿轴线向右 【答案】D 【解析】 【详解】转动带电环可以等效为环形电流，根据右手螺旋定则，圆环左侧磁场方向向右，故最后小磁针N极沿轴线向右。 故选D。 2. 一物体做受迫振动，驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐增大的过程中，该物体的振幅（　　） A. 一定逐渐增大 B. 一定逐渐减小 C. 可能先增大，后减小 D. 可能先减小，后增大 【答案】C 【解析】 【详解】一物体做受迫振动，当驱动力的频率等于该物体的固有频率时，该物体的振幅最大；由于一开始驱动力的频率小于该物体的固有频率，当驱动力的频率逐渐增大的过程中，如果驱动力的频率仍然小于该物体的固有频率，则该物体的振幅增大，如果驱动力的频率已经大于该物体的固有频率，则该物体的振幅减小，所以该物体的振幅可能先增大，后减小。 故选C。 3. 如图所示，在竖直平面内，由A点斜射出一个小球，B、C、D是小球运动轨迹上的三点，A、C、D三点的坐标已在图中标出，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（　　） A. 小球在A点的动量和在C点的动量相同 B. 从A到B和从B到C，小球动量变化量相同 C. 从A到B和从B到C，小球动量变化量的方向相反 D. 小球从A到B重力的冲量大小小于从C到D重力的冲量大小 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球在A、C两点处速度方向不同，根据 可知小球在A点的动量和在C点的动量不相同，故A错误； BC．小球在x方向上做匀速直线运动，从A到B、B到C、C到D在x轴上间距相等，则经历的时间相等，设时间均为t，小球只受重力，则A到B、B到C、C到D速度变化量相等，为 则从A到B、从B到C小球的动量变化量 可知A到B、从B到C小球的动量变化量相等，小球动量变化量的方向相同，故B正确，C错误； D．重力的冲量为 从A到B和从C到D经历的时间相等，故小球从A到B重力的冲量大小等于从C到D重力的冲量大小，故D错误。 故选B。 4. 某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准（如图1，虚线框内是改装后的电表）。当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图2，产生上述问题的原因可能是（ ） A. 微安表串联电阻偏大 B. 微安表串联电阻偏小 C. 微安表并联电阻偏大 D. 微安表并联电阻偏小 【答案】D 【解析】 【详解】微安表改装为量程为20 mA的电流表要并联分流电阻，由图可知微安表读数为160μA，即改装后的电流表读数应该为 而标准表读数为16.0mA，则改装后的量程偏大，可能的原因是，原微安表内阻测量值偏小或者因为定值电阻R的计算有误，实际并联的电阻R阻值偏小，分流过大。 故选D。 5. 如图将一质量为m的小球，从放置在光滑水平地面上质量为M的光滑半圆形槽的槽口A点由静止释放经过最低点B运动到C点，下列说法中正确的是（　　） A. 小球运动到圆形槽右侧最高点一定与A点等高。 B. 从B运动到C，半圆形槽和小球组成的系统动量守恒 C. 从A到B再到C，C点可能是小球运动的最高点 D. 从A到B，半圆形槽运动的位移一定大于小球在水平方向上运动的位移 【答案】A 【解析】 【详解】AC．系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，结合能量守恒知，小球刚好能运动到右侧最高点，此时两物体速度都为零，故A正确C错误； B．从B到C，两物体在竖直方向上有合外力，系统的动量不守恒，但是在水平方向上，两物体的受力等大反向，故两物体组成的系统在水平方向上动量守恒；故B错误； D． 从A到B，在水平方向上，两物体的受力等大反向，故两物体组成的系统在水平方向上动量守恒，有 两边同乘于时间t，有 故两物体的位移大小与两物体的质量成反比，题设为给出两物体的质量关系，故无法判断两物体的位移大小关系，故D错误。 故选A。 6. 带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，则从a到b过程中，下列说法正确的是（　　） A. 粒子带负电荷 B. 粒子先减速后加速 C. 粒子电势能先减小后增大 D. 粒子的机械能先增大后减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据曲线运动的合力方向位于轨迹的凹侧，由题图粒子轨迹可知，粒子受到的电场力与场强方向相同，则粒子带正电，故A错误； BCD．由题图粒子轨迹可知，电场力对粒子先做负功后做正功，则粒子的动能先减小后增大，粒子先减速后加速；粒子的电势能先增大后减小；粒子的机械能先减小后增大，故B正确，CD错误。 故选B。 7. 如图（a）所示，有一电荷均匀分布固定绝缘细圆环，圆心为O，轴线上的电场强度和电势分布如图（b）（c）所示。现有一带负电的粒子（重力不计）以初速度v0沿轴线由P运动到Q，OP=OQ=L。关于粒子由P运动到Q的过程分析，下列说法正确的是（　　） A. 粒子的电势能先增大后一直减小 B. 静电力对粒子做功不为0 C. 粒子所受静电力先增大后一直减小 D. 粒子先加速后一直减速 【答案】D 【解析】 【详解】AD．由图可知 粒子由P运动到Q的过程中，电场力先做正功，后一直做负功，根据电场力做功与电势能的关系 可得，电势能先减小后一直增大，动能先增大后一直减小，即粒子先加速后一直减速，故A错误，D正确； B．根据图（c）可知 根据 可知，粒子由P运动到Q的过程静电力对粒子做功的代数和为0，故B错误； C．根据图（b）可知，粒子由P运动到Q的过程，场强先增大后减小，再增大最后再减小，故粒子所受静电力先增大后减小，再增大最后再减小，故C错误。 故选D。 8. 如图所示，光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，R0、R1是定值电阻，电源的电动势和内阻分别为E、r，闭合开关S，增大光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是（　　） A. 电源效率可能变大 B. R0的功率增大 C. 电流表的示数增大 D. 光敏电阻的功率一定增大 【答案】C 【解析】 【详解】C．增大光敏电阻的光照强度，光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，根据串反并同规律，电流表的示数增大，C正确； B．增大光敏电阻的光照强度，光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，根据串反并同规律， R0的电压减小，R0的功率减小，B错误； D．增大光敏电阻的光照强度，无法确定光敏电阻的功率，D错误； A. 电源的效率为 增大光敏电阻的光照强度，光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，电源的效率减小，A错误。 故选C。 9. 如图所示，在光滑的水平杆上套有一个质量为的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为的物块（可视为质点），绳长为。将滑环固定时，给物块一个水平冲量，物块摆起后刚好碰到水平杆；若滑环不固定时，仍给物块以同样的水平冲量，则以下说法不正确的是（　　） A. 给物块的水平冲量大小为 B. 物块上升的最大高度为 C. 物块上升最高时的速度大小为 D. 物块在最低点时对细绳的拉力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】A．设物块刚受到水平冲量后速度为，滑环固定时，根据机械能守恒定律有 可得 故给物块的水平冲量为 故A正确； BC．滑环不固定时，物块初速度仍为，在物块摆起最大高度h时，它们速度都为v，在此过程中物块和滑环组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，则有 由以上各式可得 故B错误，C正确； D．对m、M组成系统，当M第一次回到最低点时由动量守恒和能量守恒知 求得 M在最低点，由牛顿第二定律可知 可得拉力 故D正确。 由于本题选择错误的，故选B。 10. 半径为R的竖直放置的轻质光滑半圆轨道固定在压力传感器上，传感器能显示垂直作用于其上表面的压力大小。将一个半径很小的小球从轨道上某处由静止释放，在接下来的过程中，压力传感器示数的最大值和最小值分别为和，且；相邻两次显示最大值的时间间隔为。则下列说法中正确的是（　　） A. 小球运动的周期为 B. 小球的重力大小等于 C. 半圆轨道的半径为 D. 小球在最低点时动量随时间的变化率为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意可知，小球运动的周期为 选项A错误； B．设小球释放的初始位置与圆心连线与竖直方向夹角为θ，在此位置压力传感器的示数最小，则最小值 在最低点时压力传感器的示数最大，则 在最低点时 解得 根据 可得 cosθ=0.5 可得小球的重力大小 选项B正确； C．若小球滚下的位置较低时，即当时小球的振动可看作单摆，根据 可得半圆轨道的半径为 但因为，可知小球运动不能看作单摆，可知半圆轨道的半径 选项C错误； D．小球在最低点时动量随时间的变化率等于小球所受合外力，小球合外力不为零，可知小球在最低点时动量随时间的变化率不为零，选项D错误。 故选B 11. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自时刻开始连续释放初速度大小为、方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（ ） A. 在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为 B. 粒子的电荷量为 C. 在时刻进入的粒子恰好从Q板右端离开离开电场 D. 在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场 【答案】D 【解析】 【详解】由题意得粒子在电场中的运动时间 可得在垂直于极板方向上，先做的初速度为0的匀加速，再做的匀减速。由图乙可知，垂直极板方向上加速和减速的加速度大小均为 A B．有运动学的特点可知，加速垂直于极板方向上的速度 再减速垂直于极板方向上的速度 所以在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为沿极板方向的速度。 由运动学知识可得 将、代入解得粒子的电荷量 故AB错误； C．由题意可分析，在时刻进入的粒子，在垂直于极板方向上，先加速，又减速，再反向加速，最后反向减速。粒子在垂直于极板方向上所走的位移大小 将、、、代入整理可得 故C错误； D．由题意可分析，在时刻进入的粒子，在垂直于极板方向上，先加速，又减速，再反向加速，最后反向减速。粒子在垂直于极板方向上所走的位移大小 即在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场，故D正确。 故选D。 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题—第16题解答时请写必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写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. 某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。现有 A．电流表（0~3A，内阻约0.025Ω） B．电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω） C．电压表（0~ 3V，内阻约3kΩ） D．电压表（0~15V，内阻约15kΩ） E．滑动变阻器（0 ~50Ω，额定电流2A） F．电源（3V，内阻可不计） G．开关和导线若干 ①在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）；为了提高实验的精确度，实验电路应采用图中的________（填“甲”或“乙”）。 ②接通开关，改变滑动变阻器画片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U．某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx=____________Ω。 ③若在①问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_________；若在①问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_________；（选填选项前的字母） A．电流表测量值小于流经Rx的电流值 B．电流表测量值大于流经Rx的电流值 C．电压表测量值小于Rx两端的电压值 D．电压表测量值大于Rx两端的电压值 ④闭合电键，将滑动变阻器的滑片P由初始端向另一端滑动过程中，滑动变阻器的功率将_________。 A．一直减小 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大 【答案】 ①. B ②. C ③. 甲 ④. 5.1〜5.2 ⑤. B ⑥. D ⑦. C 【解析】 【详解】(1)[1][2]电源电动势为3V，电压表选择C；由于阻值约为5Ω的电阻Rx的，根据欧姆定律可知，电流的最大值为0.6A，从精确角来说，电流表选择B； [3]待测电阻阻值约为5Ω，电流表内阻约为0.125Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，应选择图甲所示电路图； (2)[4]电流表量程为0.6A，由图示电流表可知，其分度值为0.02A，示数为：I=0.50A；电压表量程为3V，由图示电压表可知，其分度值为0.1V，示数为：U=2.60V；电阻阻值 (3)[5]由图甲所示电路可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流测量值大于真实值，故B正确； [6]由图乙所示电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压测量值大于真实值，故D正确； (4)[7]把待测电阻与电源整体看成等效电源，等效电源内阻等于待测电阻阻值5.2Ω；滑动变阻器是外电阻，电源输出功率即外功率，在该题中即滑动变阻器功率最大；闭合开关前滑片置于右端，滑片从右端向左端移动过程，外电阻由50Ω逐渐减小到0，当外电阻等于内阻时，即滑动变阻器接入电路的阻值为5.2Ω时功率最大，由此可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器的功率先增大后减小，故C正确，故选C。 13. 如图甲所示，光滑水平面上有一处于原长状态的弹簧，其左端与一固定立柱相连，右侧与一静止的小球相连。现将小球向右拉至M点后，由静止释放小球。以O点为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，小球向左经过O点时为时刻，小球的振动图像如图乙所示。求： （1）O、M两点间的距离； （2）弹簧振子简谐运动的位移与时间的关系式； （3）该振子在0~6s的总路程。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）O、M两点间的距离即位弹簧振子的振幅A，由图乙可知 （2）振子的振动周期为 则，圆频率为 简谐运动的位移与时间的关系式为 由图乙可知，时 代入位移与时间的关系式得 解得 弹簧振子简谐运动的位移与时间的关系式为 （3）由题意可知 且当时 则，该振子在0~6s的总路程为 14. 如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离．电源电动势，内电阻，电阻．将滑动变阻器的滑片放置在某一位置，闭合开关S，待电路稳定后，某一带电微粒恰好能静止在两平行金属板正中央．若微粒带电荷量为，质量为，则： （1）此时两平行金属板间电压为多少？ （2）滑动变阻器接入电路的阻值为多大？ （3）滑动变阻器阻值为多大时它消耗的电功率最大，最大值为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3）， 【解析】 详解】解：（1）对带电微粒，由平衡条件有 解得 （2）由题意 根据分压规律，有 解得 （3）滑动变阻器阻值消耗的电功率为 当 滑动变阻器消耗的电功率最大，则有 15. 如图所示，AC水平轨道上AB段光滑，BC段粗糙，且，CDF为竖直平面内半径为的光滑半圆轨道，两轨道相切于C点，CF右侧有电场强度的匀强电场，方向水平向右。一根轻质绝缘弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与带负电滑块P接触但不连接，弹簧原长时滑块在B点。现向左压缩弹簧后由静止释放，当滑块P运动到F点瞬间对轨道压力为4N。已知滑块P的质量为，电荷量大小为，与轨道BC间的动摩擦因数为，忽略滑块P与轨道间电荷转移，重力加速度g取10m/s2。求： （1）求滑块到F点时的动能； （2）求滑块到D点时对轨道的压力； （3）若滑块P沿光滑半圆轨道CDF运动过程中时，对圆弧轨道的最小压力为10N，求弹簧释放瞬间弹性势能。 【答案】（1）0.8J；（2）7N，方向沿OD连线向右；（3）4.9J 【解析】 【详解】（1）F点时，对滑块，由牛顿第二定律 根据牛顿第三定律知轨道对滑块的压力为 联立解得滑块到F点时的动能 （2）滑块从D到F的过程中，根据动能定理，有 在D点时，根据牛顿第二定律 联立解得 根据牛顿第三定律知，滑块对轨道的压力大小为7N，方向沿OD连线向右； （3）重力和电场力可看作等效重力（斜向左下方），此时 设等效重力的方向与竖直方向夹角为，则有 可得 设等效最高点为M点，M点处，对圆弧轨道压力最小，为10N，根据牛顿第二定律 圆弧轨道对滑块的压力 滑块P从压缩时到M点的过程中，由动能定理得 联立可得 16. 物流公司装卸货物时常因抛掷而造成物品损坏。为解决这个问题，某同学设计了如图所示的缓冲转运装置，其中，质量为紧靠货车的A装置是由光滑曲面和粗糙水平面两部分组成，其水平粗糙部分长度为。质量也为的转运车B紧靠A且与A的水平部分等高，包裹C沿A的光滑曲面由静止滑下，经A的水平部分后滑上转运车并最终停在转运车上被运走，B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为，缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为，不计转运车与地面间的摩擦，包裹C可视为质点且无其他包裹影响，C与B的右挡板碰撞时间极短，碰撞损失的机械能可忽略，重力加速度g取。 （1）若包裹C在缓冲装置A上运动时A静止不动，求包裹C的最大质量； （2）若某包裹的质量为，从距A水平部分高度为处由自由释放，为使该包裹能停在转运车B上，求转运车B的最小长度L； （3）转运车B的长度为（2）问中所求的最小长度，质量为的包裹从距A水平部分高度为处自由释放，求包裹最终距B车右侧挡板的距离。 【答案】（1）40kg；（2）1m；（3）0.8875m 【解析】 【详解】（1）设包裹C的质量为m，需满足 解得 即包裹C的最大质量为40kg； （2）包裹的质量为，缓冲装置A静止不动，包裹从滑上B车与挡板碰撞后又返回到B车的最左端时，B、C二者恰好共速，此时小车的长度最短，则包裹C滑至B车左端时，根据动能定理有 包裹C与B车相互作用的过程中，根据动量守恒，有 根据能量守恒，有 联立得 （3）由于包裹质量大于40kg，则装置A推动B车运动，包裹到达A的水平粗糙部分后，A、B一起的加速度为 包裹的加速度为 包裹在光滑曲面下滑至水平面时有 所以 设包裹从A水平部分左端滑到右端经历t时间，有 解得 或（舍去） 包裹C滑上B车时，有 包裹C在B车上，C与B车组成的系统动量守恒，达到共同速度，有 解得 由能量守恒得 解得 所以包裹C与右侧挡板距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $