上海市复旦中学2024-2025学年高三上学期11月调研二物理试卷

2024-2025学年上海市复旦中学高三（上） 调研物理试卷（二） 一、电场（14分） 1．（14分）电场具有力的性质也具有能的性质，库仑定律和万有引力定律都满足平方反比律，电场和引力场之间有相似的性质。 （1）电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为E＝。在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是 　 　。 A.G B.G C.G （2）当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其r处P点的电势为φ＝k，其中k为静电力常量，Q为点电荷所带电量。若取距该点电荷为R的球面处为电势零点，则P点电势为 　 　。 A.φ＝k B.φ＝k C.φ＝kQ（﹣） D.φ＝k （3）直线AB是某孤立点电荷电场中的一条电场线，一个质子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点，其电势能随位置变化的关系如图所示。设A、B两点的电势分别为φA、φB，质子在A、B两点的动能分别为EkA、EkB，则 　 　。 A.该点电荷带负电，位于B点的右侧，φA＞φB，EkA＞EkB B.该点电荷带正电，位于A点的左侧，φA＞φB，EkA＜EkB C.该点电荷带正电，位于B点的右侧，φA＜φB，EkA＞EkB D.该点电荷带负电，位于A点的左侧，φA＜φB，EkA＜EkB （4）实际闭合回路中，在电子通过电源内部从电源正极到负极的过程中，非静电力对其做 　 　（填“正”“负”）功，电势能 　 　（填“增大”“减小”），实现能量转化。 二、质谱仪（18分） 2．（18分）质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。其结构如图a所示，它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过S3缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。 （1）加速器Ⅰ由S1S2两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金圆板S1带 　 　电（选填“正”、“负”）。在下降过程中，离子的电势能 　 　（选填“减少”、“增大”、“不变”）。如果离子从速度v0开始经加速后速度达到v1，则加速器两极板间电压U1＝ 　 　。 （2）离子以速度v1进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为U2，两板长度l，相距d。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。 ①则所加磁场的磁感应强度B＝ 　 　； ②在图b中分别用FE和FB标出离子受到的电场力与磁场力方向； ③离开分离器时离子的速度v＝ 　 　。 （3）若离子以速度v垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ，图c所示。 其磁感应强度大小为B0，离子在磁场力作用下做半圆周运动。 ①圆周运动的直径X＝ 　 　。 ②带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设K＝，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小 　 　。 A.K1＞K2 B.K1＝K2 C.K1＜K2 D.无法比较 三、霍尔推进器（15分） 3．（15分）我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT﹣100霍尔推进器，虽然单台推力只有80毫牛，但在关键性能上已经反超国际空间站。霍尔推进器工作时，将气体推进剂电离成电子和离子，这些离子在电场的作用下被加速后以极高的速度喷出，在相反的方向上对航天器产生了推力。 （1）单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。在国际单位制中，其单位可表示为 　 　。 （2）霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔效应”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的 　 　两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是 　 　表面（以上两空均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为 　 　。 （3）霍尔推进器工作原理简化如图，放电通道两端的电极A、B间存在一加速电场E。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。若某次试验中有96.0%的氙气被电离，氙离子从右端喷出电场的速度v＝2.00×104m/s其比荷，氙离子进入通道的初速度可以忽略，电子质量远小于氙离子的质量。当推进器产生的推力达到80.0毫牛时（1毫牛＝10﹣3牛顿），求： ①加速电压UAB； ②每秒进入放电通道的氙气质量； ③氙离子向外喷射形成的电流I。（结果均取3位有效数字） 四、太阳能电池和电容（29分） 4．（29分）小李做了关于太阳能电池和电容器的两个实验，实验中太阳能电池的电动势在3V左右，电容器的电容大于1000μF。 （1）小李设计的电路如图甲所示（图中电源为太阳能电池，定值电阻R0＝4Ω）。 ①电路中R0的作用是 　 　。 ②小李调节滑动变阻器测得多组数据，描绘出光照一定情况下电压U与电流I的关系，如图乙，由图像知当输出电流0≤I≤150mA时，U与I成线性关系。则电池电动势E＝ 　 　V，在满足U与I成线性关系的条件下，该电池的内阻r＝ 　 　Ω。（均保留两位有效数字） ③当电流大于150mA时，随着电流增大，电池的电阻 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当电压表的示数为0.5V时，电池的输出功率为 　 　W（保留两位有效数字）。 （2）如图（a）所示电路，在滑动变阻器的滑片P向左端滑动过程中，电压表、电流表的示数变化情况为 　 　。 A.两表示数均增大 B.电压表示数增大，电流表示数减小 C.两表示数均减小 D.电压表示数减小，电流表示数增大 （3）变阻器可以改变电源的输出功率及用电器功率，在图（b）电路中电源电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，两个滑动变阻器变化范围均为0～10Ω，则当R1＝ 　 　Ω、R2＝ 　 　Ω时可使R2有最大功率。 （4）如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，R为定值电阻，U表示电压表的读数，I表示电流表的读数，相应的变化量大小分别为ΔU和ΔI，则在滑动变阻器的滑片P由M向N移动的过程中 　 　。 （A）U先减小后增大 （B）电源的效率η先减小后增大 （C）保持不变 （D）保持不变 （5）小李设计图1所示电路来观察电容器的放电过程，电源电压6.0V，小李先将单刀双掷开关S接通2，一段时间后，把开关再改接1得到电流随时间的变化关系如图2所示。 ①曲线与两坐标轴围成的面积代表电容器的 　 　； A.电压 B.电容 C.电量 D.电阻 ②【双选】小李改变电流传感器的位置，进一步观察电容器充放电现象，在下列四个图像中，表示电容器充放电过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像和两极板间的电压随时间变化的图像，其中正确的有 　 　。 （6）如图为采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变；若材料温度升高膨胀时，极板上所带的电荷量增加，则： ①电容器的电容 　 　（选择：A.变大B.变小C.不变）； ②极板间电场强度 　 　（选择：A.变大B.变小C.不变）。 五、月球探测工程（24分） 5．（24分）2004年起中国正式开展月球探测工程，嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段。我国已先后成功实施四次月球探测任务，计划在2030年前实现首次登陆月球。月球表面重力加速度为g月。 （1）嫦娥号登陆月球时，沿图中虚线方向做匀减速直线运动靠近月球表面，则发动机的喷气方向可能为 　 　。 （2）嫦娥号在竖直下降登月过程中，在距月球表面高度为h处以相对月球的速度v开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，下降至距月球表面高度为 　 　处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中，发动机不断竖直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中（嫦娥号质量不变），单位时间内需消耗燃料的质量为 　 　。 （3）登月后，航天员通过电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布。如图分别是探测器处于月球a、b、c、d四个不同位置时电子运动轨迹的组合图，若每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直。 ①a、b、c、d中磁场最弱的位置为 　 　。 ②图中a位置的轨迹是一个直径为D的半圆，电子的电荷量与质量之比为，出射速率为v，则a处的磁感应强度为 　 　。 （4）“玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v﹣t图如图所示。月球车在t1～18s内以1.41×10﹣1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车： ①受到的阻力大小（保留2位有效数字）； ②质量（精确到1kg）； ③前15秒内的位移（保留2位有效数字）。 2024-2025学年上海市复旦中学高三（上）调研物理试卷（二） 参考答案与试题解析 一、电场（14分） 1．（14分）电场具有力的性质也具有能的性质，库仑定律和万有引力定律都满足平方反比律，电场和引力场之间有相似的性质。 （1）电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为E＝。在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是 　A　。 A.G B.G C.G （2）当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其r处P点的电势为φ＝k，其中k为静电力常量，Q为点电荷所带电量。若取距该点电荷为R的球面处为电势零点，则P点电势为 　C　。 A.φ＝k B.φ＝k C.φ＝kQ（﹣） D.φ＝k （3）直线AB是某孤立点电荷电场中的一条电场线，一个质子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点，其电势能随位置变化的关系如图所示。设A、B两点的电势分别为φA、φB，质子在A、B两点的动能分别为EkA、EkB，则 　C　。 A.该点电荷带负电，位于B点的右侧，φA＞φB，EkA＞EkB B.该点电荷带正电，位于A点的左侧，φA＞φB，EkA＜EkB C.该点电荷带正电，位于B点的右侧，φA＜φB，EkA＞EkB D.该点电荷带负电，位于A点的左侧，φA＜φB，EkA＜EkB （4）实际闭合回路中，在电子通过电源内部从电源正极到负极的过程中，非静电力对其做 　正　（填“正”“负”）功，电势能 　增大　（填“增大”“减小”），实现能量转化。 【分析】（1）根据题意结合万有引力定律解答； （2）根据电势的公式解答； （3）电场力做负功，电势能变大，则动能减小，沿电场线电势降低； （4）在电子通过电源内部从电源正极到负极的过程中，非静电力对其做正功，根据功能关系分析电势能的变化。 【解答】解：（1）如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则受地球的引力为：F＝ 则反映该点引力场强弱的是：E＝ 解得E＝G，故A正确，BCD错误； 故选：A。 （2）由题意可知，当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其r处P点的电势为：φP＝k 距该点电荷为R处的M点的电势：φM＝k 则UPM＝φP﹣φM＝k﹣k 若取距该点电荷为R的M点的球面处为电势零点，则：φM＝0 则：φP＝kQ（），故C正确，ABD错误； 故选：C。 （3）质子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点，电势能变大，则动能减小，即EkA＞EkB 电场力做负功，则电场力方向从B指向A，则电场线向左，沿电场线电势降低，可知φA＜φB 因图像的斜率等于电场力，可知从A到B电场力变大，场强变大，即B点场强较大，B点距离点电荷较近，则该点电荷带正电，位于B点的右侧。 故C正确，ABD错误； 故选：C。 （4）实际闭合回路中，在电子通过电源内部从电源正极到负极的过程中，非静电力对其做正功；非静电力对其做正功，即克服静电力做功，则电势能增大。 故答案为：（1）A；（2）C；（3）C；（4）正；增加。 【点评】本题考查电势、电势能、电场力做功与电势能的变化，万有引力定律等知识点，解题关键掌握通过电场线分析电势及电场力做功情况的分析。 二、质谱仪（18分） 2．（18分）质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。其结构如图a所示，它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过S3缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。 （1）加速器Ⅰ由S1S2两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金圆板S1带 　正　电（选填“正”、“负”）。在下降过程中，离子的电势能 　减少　（选填“减少”、“增大”、“不变”）。如果离子从速度v0开始经加速后速度达到v1，则加速器两极板间电压U1＝ 　　。 （2）离子以速度v1进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为U2，两板长度l，相距d。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。 ①则所加磁场的磁感应强度B＝ 　　； ②在图b中分别用FE和FB标出离子受到的电场力与磁场力方向； ③离开分离器时离子的速度v＝ 　v1　。 （3）若离子以速度v垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ，图c所示。 其磁感应强度大小为B0，离子在磁场力作用下做半圆周运动。 ①圆周运动的直径X＝ 　　。 ②带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设K＝，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小 　C　。 A.K1＞K2 B.K1＝K2 C.K1＜K2 D.无法比较 【分析】（1）根据电场力的方向、电场做功与电势能的关系结合动能定理解答； （2）根据速度选择器的原理分析解答； （3）根据洛伦兹力提供向心力得到直径表达式，结合题图中的几何关系分析判断。 【解答】解：（1）根据题意，现要加速正离子，那么正离子所受电场力应向下，所以S1带正电； 且电场力做正功，则离子的电势能减少； 根据动能定理： 变形后整理得到： （2）①由题意，要让离子沿直线穿过电、磁场区域，根据平衡条件有： 得到： ②正电荷所受电场力与电场方向相同，结合左手定则，离子受力如图， ③离子在速度选择器中做匀速运动，在分离器中做匀速圆周运动。则离开分离器的速度为：v＝v1 （3）①正离子做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律有： 又由几何关系有：X＝2r 代入可得：∝＝ ②由①的结论得到，直径大的线谱1则比荷小。故有：K1＜K2 故选：C。 故答案为：（1）正、减少、； （2）、离子受力如图所示， 、 v1；（3）、C。 【点评】本题考查质谱仪的工作原理及应用，解题关键掌握带电粒子在加速电场、速度选择器的正交的电磁场及匀强磁场中的运动规律。 三、霍尔推进器（15分） 3．（15分）我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT﹣100霍尔推进器，虽然单台推力只有80毫牛，但在关键性能上已经反超国际空间站。霍尔推进器工作时，将气体推进剂电离成电子和离子，这些离子在电场的作用下被加速后以极高的速度喷出，在相反的方向上对航天器产生了推力。 （1）单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。在国际单位制中，其单位可表示为 　m/s　。 （2）霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔效应”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的 　上下　两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是 　下　表面（以上两空均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为 　Bvc　。 （3）霍尔推进器工作原理简化如图，放电通道两端的电极A、B间存在一加速电场E。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。若某次试验中有96.0%的氙气被电离，氙离子从右端喷出电场的速度v＝2.00×104m/s其比荷，氙离子进入通道的初速度可以忽略，电子质量远小于氙离子的质量。当推进器产生的推力达到80.0毫牛时（1毫牛＝10﹣3牛顿），求： ①加速电压UAB； ②每秒进入放电通道的氙气质量； ③氙离子向外喷射形成的电流I。（结果均取3位有效数字） 【分析】（1）根据题意中的定义，即可推导其国际单位； （2）由左手定则，及载流子电性，即可判断载流子的偏转方向，分析极板电势情况；由电场力与洛伦兹力平衡的条件，可得到霍尔电压的表达式； （3）①由动能定理，即可计算加速电压； ②由动量定理，即可计算氙离子的质量，结合氙气被电离的比例，即可计算进入通道的氙气质量； ③由氙离子的质量及氙离子的比荷，即可计算单位时间内进入通道的氙离子的个数，根据电流的定义式，即可计算电流。 【解答】解：（1）单位质量的推进剂产生的冲量叫比冲量，所以比冲量＝，单位为：； 故答案为：m/s； （2）由左手定则，及载流子为电子，可知电子向上表面偏转，在上下表面之间产生电势差； 上极板的电势，比下极板电势低； 由电场力与洛伦兹力平衡的条件，可得到霍尔电压的表达式U＝Bvc； 故答案为：上下；下；Bvc； （3）①由动能定理，可知加速电压为UAB≈274V； ②在Δt时间内，有质量为Δm的氙离子以速度v喷出，由动量定理可知：FΔt＝Δmv，解得：； 氙气被电离的比例，可知每秒进入通道的氙气质量为，解得：ΔM＝4.17×10﹣6kg； ③在Δt时间内，若有n个氙离子以速度v喷出，则电流大小为：， 由题意可知，在Δt时间内，通过通道的氙离子质量为Δm，则氙离子的个数为：， 解得：I＝2.92A。 故答案为：（1）m/s；（2）上下；下；Bvc；（3）①加速电压为274V；②每秒进入放电通道的氙气质量4.17×10﹣6kg；③氙离子向外喷射形成的电流为2.92A。 【点评】本题考查带电粒子在电磁场中的运动的应用，在计算每秒进入放电通道的氙气质量时，注意有些氙气不会被电离。 四、太阳能电池和电容（29分） 4．（29分）小李做了关于太阳能电池和电容器的两个实验，实验中太阳能电池的电动势在3V左右，电容器的电容大于1000μF。 （1）小李设计的电路如图甲所示（图中电源为太阳能电池，定值电阻R0＝4Ω）。 ①电路中R0的作用是 　保护电路　。 ②小李调节滑动变阻器测得多组数据，描绘出光照一定情况下电压U与电流I的关系，如图乙，由图像知当输出电流0≤I≤150mA时，U与I成线性关系。则电池电动势E＝ 　2.9　V，在满足U与I成线性关系的条件下，该电池的内阻r＝ 　4.0　Ω。（均保留两位有效数字） ③当电流大于150mA时，随着电流增大，电池的电阻 　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当电压表的示数为0.5V时，电池的输出功率为 　0.14　W（保留两位有效数字）。 （2）如图（a）所示电路，在滑动变阻器的滑片P向左端滑动过程中，电压表、电流表的示数变化情况为 　D　。 A.两表示数均增大 B.电压表示数增大，电流表示数减小 C.两表示数均减小 D.电压表示数减小，电流表示数增大 （3）变阻器可以改变电源的输出功率及用电器功率，在图（b）电路中电源电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，两个滑动变阻器变化范围均为0～10Ω，则当R1＝ 　0　Ω、R2＝ 　2　Ω时可使R2有最大功率。 （4）如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，R为定值电阻，U表示电压表的读数，I表示电流表的读数，相应的变化量大小分别为ΔU和ΔI，则在滑动变阻器的滑片P由M向N移动的过程中 　D　。 （A）U先减小后增大 （B）电源的效率η先减小后增大 （C）保持不变 （D）保持不变 （5）小李设计图1所示电路来观察电容器的放电过程，电源电压6.0V，小李先将单刀双掷开关S接通2，一段时间后，把开关再改接1得到电流随时间的变化关系如图2所示。 ①曲线与两坐标轴围成的面积代表电容器的 　C　； A.电压 B.电容 C.电量 D.电阻 ②【双选】小李改变电流传感器的位置，进一步观察电容器充放电现象，在下列四个图像中，表示电容器充放电过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像和两极板间的电压随时间变化的图像，其中正确的有 　AC　。 （6）如图为采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变；若材料温度升高膨胀时，极板上所带的电荷量增加，则： ①电容器的电容 　A　（选择：A.变大B.变小C.不变）； ②极板间电场强度 　A　（选择：A.变大B.变小C.不变）。 【分析】（1）①电路中R0的作用是保护电路； ②根据闭合电路的欧姆定律分析图像，斜率的绝对值是电源内阻和定值电阻之和，图像的纵轴截距表示电动势； ③根据斜率分析，根据P＝UI计算； （2）根据串反并同的规律分析； （3）当电源内阻和外电阻相等时，电源的输出功率最大，据此分析即可； （4）根据闭合电路的欧姆定律分析； （5）电容器充放电时，电路中的电流都是逐渐减小的，据此分析电容器极板间的电压； （6）根据Q＝CU和E＝分析。 【解答】解：（1）①电路中R0的作用是保护电路，防止因电流突然过大损坏电表和电源。 ②设电源电动势为E，内阻为r，根据闭合电路的欧姆定律有U＝E﹣I（R0+r），所以图像的纵轴截距表示电动势，则电动势为E＝2.9V，图线斜率的绝对值是电源内阻和定值电阻之和，则电源内阻为 ③由图像可知当电流大于150mA时，随着电流增大，图线的斜率逐渐增大，所以电池的电阻逐渐增大；由图像可知当电压表的示数为0.5V时，电路电流为I＝270mA＝0.27A，电池的输出功率为P＝UI＝0.5×0.27W＝0.135W≈0.14W （2）在滑动变阻器的滑片P向左端滑动过程中，变阻器接入电路的电阻减小，电压表和变阻器是并联关系，电流表和电阻器是串联关系，根据串反并同可知电压表、电流表的示数变化情况为电压表示数减小，电流表示数增大，故D正确，ABC错误。 故选：D。 （3）当电源的内阻和外电阻相等时电源的输出功率最大，这里可以把变阻器R1看作外电路的一部分，所以当R1＝0，R2＝r＝2Ω时，电源的输出功率最大，即R2消耗的功率最大。 （4）A、电路的结构是变阻器左端和右端并联后再和定值电阻R串联，当滑片P在变阻器正中间时电路中电阻最大，电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流。在滑动变阻器的滑片P由M向N移动的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的总电流是先减小后增大，根据U＝E﹣Ir可知，路端电压先增大后减小，即电流表示数是先减小后增大，电压表示数是先增大后减小，故A错误； B、根据电源效率公式有，由上面的分析可知外电阻R先增大后减小，所以电源效率是先增大后减小，故B错误； C、根据欧姆定律可知＝R外，由上面A的分析可知R外是先增大后减小的，故C错误； D、根据U＝E﹣Ir可知：，电源内阻不变，故D正确。 故选：D。 （5）①根据q＝It可知，曲线与两坐标轴围成的面积代表电容器的电量，故C正确，ABD错误。 故选：C。 ②在给电容器充电的过程中，充电电流是逐渐减小的，所以电容器两板间的电压也是逐渐变大的，当充电电流减小为零时，表示电容器充电完毕，此时电容器两板间电压达到最大；当给电容器放电时，电路中电流的方向与充电电流方向相反，且放电电流也是逐渐减小的，所以电容器两极板间的电压也是逐渐减小，且变化的越来越慢，当放电电流为零时，表示放电完毕，此时电容器两极板间的电压变为零，故AC正确，BD错误。 故选：AC。 （6）①两极板间电压U不变；若材料温度升高膨胀时，极板上所带的电荷量Q增加，根据Q＝CU可知，电容器的电容变大，故A正确，BC错误。 故选：A。 ②两极板间电压U不变；若材料温度升高膨胀时，则两极板间的距离d变小，根据E＝可知，极板间的场强变大，故A正确，BC错误。 故选：A。 故答案为：（1）①保护电路；②2.9，4.0；③增大，0.14；（2）D；（3）0，2；（4）D；（5）①C；②AC；（6）①A；②A。 【点评】本题考查的内容比较多，既有闭合电路的欧姆定律的考查，也有对关于电容器的电容的认识，在涉及到电路知识时，能够分析清楚电路的结构是解题的基础。还要掌握电容器电容的定义式和决定式。 五、月球探测工程（24分） 5．（24分）2004年起中国正式开展月球探测工程，嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段。我国已先后成功实施四次月球探测任务，计划在2030年前实现首次登陆月球。月球表面重力加速度为g月。 （1）嫦娥号登陆月球时，沿图中虚线方向做匀减速直线运动靠近月球表面，则发动机的喷气方向可能为 　D　。 （2）嫦娥号在竖直下降登月过程中，在距月球表面高度为h处以相对月球的速度v开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，下降至距月球表面高度为 　　处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中，发动机不断竖直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中（嫦娥号质量不变），单位时间内需消耗燃料的质量为 　　。 （3）登月后，航天员通过电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布。如图分别是探测器处于月球a、b、c、d四个不同位置时电子运动轨迹的组合图，若每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直。 ①a、b、c、d中磁场最弱的位置为 　d　。 ②图中a位置的轨迹是一个直径为D的半圆，电子的电荷量与质量之比为，出射速率为v，则a处的磁感应强度为 　　。 （4）“玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v﹣t图如图所示。月球车在t1～18s内以1.41×10﹣1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车： ①受到的阻力大小（保留2位有效数字）； ②质量（精确到1kg）； ③前15秒内的位移（保留2位有效数字）。 【分析】（1）对嫦娥五号受力分析，合力方向与运动方向相反，从而判断喷气方向； （2）根据位移与速度关系求解嫦娥五号下降的高度，再根据高度关系求解距离月球表面的高度；根据动量定理求解单位时间内需消耗燃料的质量； （3）①根据牛顿第二定律求解圆周运动的半径，根据半径大小判断磁感应强度的大小；②根据牛顿第二定律求解磁感应强度； （4）①匀速运动阶段牵引力等于阻力，根据功率公式求解月球车受到的阻力大小； ②18﹣21s匀减速直线运动阶段根据加速度的定义式求解加速度，再根据牛顿第二定律求解月球车的质量； ③根据动能定理求解前15秒内的位移。 【解答】解：（1）嫦娥五号落月接近段将沿图中虚线做匀减速直线运动，故受到的合力方向与运动方向相反，因受到的重力竖直向下，通过受力分析可知 故ABC错误，D正确。 故选：D。 （2）以相对月球的速度v减速到零，设下降的高度为h1，根据位移与速度关系 ﹣2ah1＝0﹣v2 解得 故距月球表面高度为 ； 在一次短促的喷射过程中，设喷出的气体的质量为Δm，时间为Δt，喷出的气体受到的力为F，取向下为正方向，对这部分气体由动量定理得 F•Δt＝Δm•u 根据牛顿第三定律，气体对嫦娥号的反作用力大小为 F′＝F＝Mg月 得单位时间内需消耗燃料的质量 ； （3）①根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力 解得 由上式可知，每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直，a、b、c、d四个不同位置做匀速圆周运动的半径d位置最大，故d位置磁场最弱； ②a处根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力有 解得a处的磁感应强度为 ； （6）①15﹣18s，月球车匀速运动，牵引力等于阻力，根据功率公式，月球车受到的阻力大小 ＝； ②由18﹣21s，速度图像可得减速阶段的加速度大小为 由牛顿第二定律 F阻＝ma 代入数据解得月球车质量 ≈135kg； ③设前15秒内的位移为x，0﹣15s由动能定理得 其中t＝15s，v＝5.6×10﹣2m/s 代入原始数据解得 x＝0.76m。 故答案为：（1）D； （2）；； （3）①d；②； （4）①受到的阻力大小为2.5N； ②质量为135kg； ③前15秒内的位移为0.76m。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$