精品解析：2025届安徽省黄山市高三第一次质量检测物理试题

黄山市2025届高中毕业班第一次质量检测 物理试题 （考试时间：75分钟 满分：100分） 注意事项： 1.答题前在答题卡上填写好自己的姓名、班级、考号等信息。 2.请将选择题答案用2B铅笔正确填写在答题卡上；请将非选择题答案用黑色中性笔正确填写在答案卡上。 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。请将正确答案选出并填在答题卷中。） 1. 对下列物理现象理解正确的是（　　） A. A图是光的衍射现象 B. B图中布朗运动反映了液体分子永不停息的无规则运动 C. C图是光的干涉现象 D. D图中射线①是射线 【答案】B 【解析】 【详解】A．肥皂膜上出现彩色条纹时光的干涉现象，不是光的衍射现象，A错误； B．布朗运动反映了液体分子永不停息的无规则运动，B正确； C．单色光通过单缝形成明暗相间的条纹，中间亮条纹较宽，是光的衍射现象，C错误； D．根据三种射线在磁场中的偏转情况可知，射线①是射线，D错误。 故选B。 2. 如图所示，一束单色光从真空射入某介质，入射光线与法线夹角为，折射光线与法线夹角为，下列说法正确的是（　　） A. 该介质的折射率为 B. 光的传播速度变大 C. 光子的能量变小 D. 调整该单色光的入射角度不可能发生全反射现象 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据光的折射定律可知 故A错误； B．光在介质中的速度为 可知光的传播速度变小，故B错误； C．光进入介质后，频率不变，由可知光子频率不变，能量也不变，故C错误； D．全反射的条件一是‌光必须从光密介质射入光疏介质‌，二是入射角必须大于或等于临界角，光从真空射向某种介质，是由光疏介质射入光密介质，所以在分界面上不会发生全反射现象，故D正确。 故选D。 3. 大量基态氢原子被特定频率的光照射后，辐射出三种不同频率的光，如图为氢原子能级图，则入射光子的能量为（　　） A. 10.2eV B. 12.09eV C. 12.75eV D. 13.06eV 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意知氢原子受激发后辐射出3种频率光，则由 解得 原子受激发后跃迁到能级，则入射光子的能量为 故选B。 4. 如图，两根通有相同电流的长直导线垂直xOy平面固定在D、E两点，电流方向垂直xOy平面向里。D、E两点坐标为和，B点的坐标为。在适当位置安放垂直平面的第三根通有相反方向电流的长直导线，可以使B点的磁感应强度为零，第三根导线放置的位置可能是（　　） A. 位置A B. 位置B C. 位置C D. 位置O 【答案】D 【解析】 【详解】AC．根据安培定则，D、E两位置的通电长直导线在B点产生的磁场方向如图所示 由矢量合成法则，可知合磁场方向水平向右,第三根有相反方向电流的长直导线放置的位置在A、C，产生的磁场都在竖直方向，B点的合磁感应强度不可能为零，AC错误； B．第三根有相反方向电流的长直导线放置的位置在B点，B点的合磁感应强度不可能为零，B错误； D．第三根有相反方向电流的长直导线放置的位置在O点，由安培定则，可知产生的磁感应强度方向水平向左，B点的合磁感应强度可能为零，D正确。 故选D。 5. 李老师和王老师在操场上给同学们演示绳波的形成和传播，一位老师手持绳子一端以周期T上下振动，可以认为是简谐振动，图中时刻绳子上A质点正向下运动，绳子上1、3两质点在最低点，绳子上质点2在最高点，、两质点在平衡位置，相距x。下列说法正确的是（　　） A. 绳波的传播速度 B. 绳子上各质点水平向右运动 C 绳子上各质点振动周期不同 D. 机械振动在绳子上传播形成了纵波 【答案】A 【解析】 【详解】A．、两质点在平衡位置，则有 波传播速度 解得 故A正确； B．介质中的质点只在各自平衡位置上下振动，质点并不随波迁移，故B错误； C．介质中各质点振动的周期均与波源振动的周期相等，故C错误； D．图中质点振动方向与波传播方向垂直，可知，机械振动在绳子上传播形成了横波，故D错误。 故选A。 6. 2024年11月3日，神舟十八号载人飞船与空间站组合体成功分离，航天员叶光富、李聪、李广苏即将踏上回家之旅。空间站组合体距离地面的高度为h，运动周期为T，绕地球的运动可视为匀速圆周运动。已知万有引力常量为G，地球半径为R，根据以上信息可知（　　） A. 悬浮在空间站内的物体，不受力的作用 B. 空间站组合体的质量 C. 地球的密度 D. 神舟十八号飞船与空间站组合体分离后做离心运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．悬浮在空间站内的物体，仍受地球的引力作用，选项A错误； B．根据 可得地球的质量 选项B错误； C．地球的密度 选项C正确； D．神舟十八号飞船与空间站组合体分离后将做向心运动，选项D错误。 故选C。 7. 如图所示，在匀强磁场中有电阻为r的单匝矩形线圈，线圈的两条边，，转轴垂直磁场且和线圈共面，从上往下看线圈绕转轴以角速度逆时针匀速旋转。从图中开始计时，下列说法正确的是（　　） A. 线圈的磁通量与时间t的变化规律为 B. 线圈由图中位置绕转轴旋转的过程中平均电动势为 C. 线圈热功率 D. 线圈在图中位置时，电流方向为 【答案】C 【解析】 【详解】A．从图中开始计时，线圈的磁通量与时间t的变化规律为 故A错误； B．线圈由图中位置绕转轴旋转的过程中平均电动势为 故B错误； C．线圈的最大电动势为 电动势有效值为 线圈的热功率为 故C正确； D．线圈在图中位置时，根据右手定则可知，边电流方向由，边电流方向由，则线圈中的电流方向为，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，已知匀强电场方向向下，边界为矩形ABGH，匀强磁场方向垂直纸面向里，边界为矩形BCDG，GD长为L，磁感应强度为B。电量为q，质量为m的粒子，从AH中点以垂直电场的速度（未知量）进入电场，然后从边界BG进入磁场，轨迹恰好和磁场另外三个边界相切，运动个圆周后返回电场。不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子一定带正电 B. AB长为2L C. D. 若电场强度减弱，粒子在磁场中运动时间将变长 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意可知，若粒子带正电，运动轨迹如图所示，若粒子带负电，由对称性，粒子在电场中向上偏转，磁场中运动的圆轨迹与正粒子圆轨迹相重合，故不论带何种电荷，都符合题意，A错误； B．如图所示，取正粒子运动轨迹，轨迹恰好和磁场另外三个边界相切，运动个圆周后返回电场,所以圆弧对应的圆心角为，可知图中设定的，设粒子在磁场中运动轨道半径为r,由几何关系 设P点速度为,根据速度的分解可得 ， 粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中运动时间为，则有 ， 由几何关系 联立解得 B正确； C．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦磁力提供向心力，可得 代入数据解得 C错误； D．若电场强度减弱，粒子进入磁场的偏转角减小，粒子在磁场中运动的轨道半径减小，圆轨道对应的圆心角变小，所以在磁场中运动时间将变短，D错误。 故选B。 二、多项选择题（本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合要求，全选对的得5分，选不全的得3分，有选错的得0分。） 9. 如图所示，两质量相同且可视为质点的塑料小球，表面均匀带等量异种微量电荷，左球带负电，右球带正电。两球间夹一张绝缘纸，分别用两根等长轻质绝缘细线悬挂于O点，受重力作用两球静止。某时刻在系统所在空间加上水平向右的匀强电场，两球向两边摆动。不考虑两球间的库仑力作用和对匀强电场的影响，取O点电势为零，下列说法正确的是（　　） A. 两球在最高点合外力均为0 B. 运动过程中，两球组成的系统在水平方向上动量守恒 C. 两球速度最大时，二者电势能相同 D. 从最低点摆到最高点的过程中，任意一个小球所受电场力的瞬时功率逐渐变小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．两球在最高点时均受到重力、细线的拉力、水平方向的电场力，此时小球的速度为零，但受力不平衡，以带正电的小球为例，重力和电场力的合力方向斜向右下方，而绳子的拉力不能与该合力平衡，故合外力不为0，A错误； B．对两球组成的系统，在水平方向上，系统受到的外力为电场力，由于两球带等量的异种电荷，水平方向上所受的电场力等大反向，故系统在水平方向所受合外力为零，因此水平方向上，系统的动量守恒，B正确； C．两球速度最大时，两球在同一水平面上，根据电场力做功 两球带等量的异种电荷，开始时的电势相同，速度最大时，二者在同一水平面上，根据对称性可知，末位置电势相等，所以电场力做功相等，电势能的变化量相等。由于O点电势能为0，故速度最大时，二者具有相同的电势能，C正确； D．小球从最低点摆动到最高点时，小球在水平方向上的速度先增大后减小，而电场力的大小不变，根据 可知，电场力的瞬时功率先增大后减小，D错误。 故选BC。 10. 如图所示，质量为M的铝质矩形薄平板静止在光滑水平面上，铝板上固定白纸，质量为m的圆柱磁铁放在白纸上，且在铝板对称轴上。某时刻给磁铁沿对称轴方向的水平速度，经t时间磁铁和铝板速度相同。磁铁和白纸间动摩擦因数为，铝板相对磁铁可认为足够长。下列说法正确的是（　　） A. t时间内铝板和白纸对磁铁的作用力大于 B. t时间内磁铁相对铝板位移小于 C. 仅将铝板替换成等质量的长矩形铜板，仍然需经t时间，磁铁和铜板速度才相同 D. 仅将铝板替换成等质量的长矩形铜板，共速前的平均热功率变大 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．对磁铁受力分析，若不考虑磁铁与铝板间的磁力，则铝板和白纸对磁铁的支持力 铝板和白纸对磁铁的摩擦力 此时铝板和白纸对磁铁的作用力大小刚好为 实际上，磁铁在运动过程中，，铝板的磁通量减小，由于涡流的作用，磁铁和铝板之间存在相互吸引的磁力，导致磁铁受到的支持力和摩擦力均增大，故t时间内铝板和白纸对磁铁的作用力大于，A正确； B．由题可知，磁铁与铝板间的相对速度越来越小，铝板中的感应电流逐渐减小，故铝板与磁铁间的磁力逐渐减小，二者的加速度逐渐减小，因此磁铁做减速度减小的减速运动，铝板做加速度减小的加速运动，作出它们运动的图像如下 根据图像的面积为位移的大小可知，t时间内磁铁相对铝板位移小于，B正确； C．将铝板换成铜板，由于铜板的电阻较小，感应电流较大，根据楞次定律，阻碍相对运动的安培力增大，达到共同速度的时间会减小，C错误； D．将铝板换成铜板后，达到共同速度的时间缩短，则平均速度增大，结合上述分析可知，平均作用力增大，根据可知，平均热功率增大，D正确。 故选ABD。 三、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发，设计了在太空完全失重环境下（忽略空气阻力）测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案： （1）装置如图，在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架，支架上端通过力传感器O连接一根轻绳，轻绳末端系一个直径为d的小球a； （2）保持轻绳拉直，给小球a一个初速度，小球a在与桌面垂直的平面内做匀速圆周运动，支架上端O与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时，该处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间，记为，并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据，可得小球a的质量______（用“L，F，，d”表示）； （3）更换大小相同的小球b，重复以上操作，可测得小球b的质量； （4）在小球a匀速圆周运动的过程中，将小球b放置在桌面右侧的固定支架上，支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳，为保证小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比，应______（选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）； （5）小球a与b碰后，依次通过右侧的光电门N，光电门记录下小球a的遮光时间为、小球b的遮光时间为，若测得，则当测出______时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。 【答案】 ① ②. 等高 ③. 4 【解析】 【详解】[1]由牛顿第二定律有 又有 解得小球a的质量为 [2] 该实验是在太空完全失重环境下进行，当小球a运动至最低点时剪断轻绳，由于惯性小球a将沿着圆周最低点切线方向做匀速直线运动，所以要使小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度等高。 [3] 经过光电门时小球a的速度为 小球b的速度为 则若小球a、b的碰撞为弹性碰撞，应满足 若测得，则由以上各式解得 12. 力敏电阻是一种将机械力转换为电信号的特殊原件，它的工作原理是利用半导体材料的电阻随所受压力大小改变而改变，主要用于各种张力计、转矩计、加速度计、半导体传声器及各种压力传感器中。某社团活动小组对一个力敏电阻研究的过程中设计了以下实验： （1）利用伏安法测出力敏电阻Rx在承受压力FN = 500 N时其电阻的大小。如图甲为测量电路，其中电压表V内阻约为2 kΩ，电流表A1内阻RA1 = 10 Ω，为减小测量误差，测量电路中电压表的右端应接在______端（选填“a”或“b”）； （2）闭合开关后电压表读数为3.0 V，电流表读数为0.05 A，则此时Rx = ______Ω； （3）经查询厂家资料可知，该力敏电阻的阻值与所受压力大小可视为反比例关系。小组成员利用该力敏电阻设计了一个测量压力的电路，如图乙所示。已知电源电动势为18 V，内阻很小可忽略：电流表A2量程为0 ~ 0.6 A、内阻RA2 = 5 Ω；定值电阻R0 = 20 Ω。闭合开关，在力敏电阻Rx上施加不同大小的压力F，电流表会显示不同的读数I，则与______成线性关系（选填“I”“”或“”）； （4）在图乙的电路中为了减小误差，要求电流表读数时指针在刻度盘的之间，则该力敏电阻允许承受的最大压力应小于______N。 【答案】（1）b （2）50 （3） （4）1250 【解析】 【小问1详解】 电流表A1内阻已知，可以准确的测量电流值和电压值，为减小测量误差，应把电流表内接，测量电路中电压表的右端应接在b端。 【小问2详解】 根据欧姆定律 解得 【小问3详解】 根据闭合电路欧姆定律 由 解得 可知与成线性关系。 【小问4详解】 由 已知压力FN = 500 N时，Rx = 50 Ω，解得 可知当施加最大压力时，Rx′最小，电流最大，电流为 由 解得 由 解得 四、计算题（本题共3小题，共44分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 已知外部环境温度为0℃，大气压强为750mmHg，该环境下1mol气体的体积是22.4L，阿伏伽德罗常数。假设某运动员放松情况下肺内气体体积约为3.5L，该运动员某次深呼吸吸入外部空气的体积。则： （1）求该次吸入的空气分子总数；（结果取一位有效数字） （2）已知运动员肺部的温度恒为37℃，吸气时扩张肺部，大气压把新鲜的外部空气通过鼻喉等升温至37℃压入肺内，并迅速达到内外的气压平衡。求运动员该次深呼吸后肺内气体增加的体积； （3）已知运动员在呼吸时能承受的内外气压差的最大值是150mmHg。此次吸气后，运动员屏住呼吸并收缩肺部，求肺内气体体积能达到的最小值。 【答案】（1）7×1022个 （2）3.1 L （3）5.5 L 【解析】 【小问1详解】 该次吸入的空气分子总数为 【小问2详解】 外部环境温度 T1=273K ，肺内的温度 T2=310K，研究外部V0=2.73L 的空气，吸入肺部后温度迅速上升到肺部内的温度，发生等压变化 解得 【小问3详解】 研究吸入后肺内的总气体，收缩过程发生等温变化 其中V 为吸气后通过收缩肺部达到肺部气体体积的最小值，联立可得 V = 5.5L 14. 一款能垂直起降的遥控无人机质量m = 200 kg，发动机的功率最大值Pm = 24000 W，最大竖直升力Fm = 3000 N，执行侦察任务时悬停在离地高度h1 = 189.6 m的高空。执行任务后需要尽快竖直上升到离地高度超过h2 = 240 m的安全区域。忽略空气阻力，g取10 m/s2。求： （1）该过程的最大上升速度大小与最大上升加速度大小； （2）执行任务后，无人机立即以最大竖直升力上升，到最大功率时所用的时间及该过程位移的大小； （3）执行任务后，为尽快到达安全区域，无人机至少需要运动的时间（到达安全区域之前已经达到最大速度）。 【答案】（1）12 m/s，5 m/s2 （2）1.6 s，6.4 m （3）5.6 s 【解析】 【小问1详解】 设最大速度为vm，由 解得 设最大上升加速度为am， 解得 【小问2详解】 设发动机匀加速到最大功率的末速度为v1，有 设该段时间为t1，由速度公式 设该段距离为x1，有 联立解得 【小问3详解】 为尽快脱离危险区，首先需要最大加速度匀加速，然后保持最大功率运动的距离为x2，有 设该过程的时间为t2，对无人机应用动能定理 解得 所以，无人机至少需要的运动时间 解得 15. 如图所示，质量为m，下端封闭、上端开口且内壁光滑的绝缘玻璃管竖直放置，管底有一带正电的小球，电量为q，质量也为m。空间存在足够大且垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度。在斜向上的外力作用下，玻璃管在磁场中由静止开始做水平向右的匀加速直线运动，加速度大小为，最终小球从上端开口飞出。设运动过程中小球的电荷量始终保持不变，重力加速度g取10 m/s2。则： （1）求小球在玻璃管内脱离底部之前的运动时间； （2）已知小球飞出玻璃管前的运动时间t = 2 s，求小球运动到玻璃管最高点时的加速度大小； （3）如果小球在玻璃管内脱离底部之后外力保持不变，求玻璃管的最大速度大小（此时小球未飞出玻璃管）。 【答案】（1）0.8 s （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设小球在玻璃管内脱离底部之前经历的运动时间为t1，水平方向速度为v0，小球脱离底部时，有 且 联立可得 【小问2详解】 小球在玻璃管中向上运动时间为t2，显然 竖直方向 代入数据可得竖直方向最大加速度 故合加速度为 代入数据可得 【小问3详解】 设玻璃管匀速时玻璃管的速度为v1，此时小球相对玻璃管的速度为v2，当小球刚刚脱离玻璃管底端时水平方向 因玻璃管达最大速度，加速度为0，所以 解得 竖直方向对小球列动量定理 又玻璃管水平位移 该过程中对系统水平方向列动量定理 又小球竖直位移 该过程中对系统列动能定理 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 黄山市2025届高中毕业班第一次质量检测 物理试题 （考试时间：75分钟 满分：100分） 注意事项： 1.答题前在答题卡上填写好自己的姓名、班级、考号等信息。 2.请将选择题答案用2B铅笔正确填写在答题卡上；请将非选择题答案用黑色中性笔正确填写在答案卡上。 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。请将正确答案选出并填在答题卷中。） 1. 对下列物理现象理解正确的是（　　） A. A图是光的衍射现象 B. B图中布朗运动反映了液体分子永不停息的无规则运动 C. C图是光的干涉现象 D. D图中射线①是射线 2. 如图所示，一束单色光从真空射入某介质，入射光线与法线夹角为，折射光线与法线夹角为，下列说法正确是（　　） A. 该介质的折射率为 B. 光的传播速度变大 C. 光子能量变小 D. 调整该单色光的入射角度不可能发生全反射现象 3. 大量基态氢原子被特定频率的光照射后，辐射出三种不同频率的光，如图为氢原子能级图，则入射光子的能量为（　　） A. 10.2eV B. 12.09eV C. 12.75eV D. 13.06eV 4. 如图，两根通有相同电流的长直导线垂直xOy平面固定在D、E两点，电流方向垂直xOy平面向里。D、E两点坐标为和，B点的坐标为。在适当位置安放垂直平面的第三根通有相反方向电流的长直导线，可以使B点的磁感应强度为零，第三根导线放置的位置可能是（　　） A. 位置A B. 位置B C. 位置C D. 位置O 5. 李老师和王老师在操场上给同学们演示绳波的形成和传播，一位老师手持绳子一端以周期T上下振动，可以认为是简谐振动，图中时刻绳子上A质点正向下运动，绳子上1、3两质点在最低点，绳子上质点2在最高点，、两质点在平衡位置，相距x。下列说法正确的是（　　） A. 绳波的传播速度 B. 绳子上各质点水平向右运动 C. 绳子上各质点振动周期不同 D. 机械振动在绳子上传播形成了纵波 6. 2024年11月3日，神舟十八号载人飞船与空间站组合体成功分离，航天员叶光富、李聪、李广苏即将踏上回家之旅。空间站组合体距离地面的高度为h，运动周期为T，绕地球的运动可视为匀速圆周运动。已知万有引力常量为G，地球半径为R，根据以上信息可知（　　） A. 悬浮在空间站内的物体，不受力的作用 B. 空间站组合体的质量 C. 地球的密度 D. 神舟十八号飞船与空间站组合体分离后做离心运动 7. 如图所示，在匀强磁场中有电阻为r的单匝矩形线圈，线圈的两条边，，转轴垂直磁场且和线圈共面，从上往下看线圈绕转轴以角速度逆时针匀速旋转。从图中开始计时，下列说法正确的是（　　） A. 线圈的磁通量与时间t的变化规律为 B. 线圈由图中位置绕转轴旋转的过程中平均电动势为 C. 线圈的热功率 D. 线圈在图中位置时，电流方向为 8. 如图所示，已知匀强电场方向向下，边界为矩形ABGH，匀强磁场方向垂直纸面向里，边界为矩形BCDG，GD长为L，磁感应强度为B。电量为q，质量为m的粒子，从AH中点以垂直电场的速度（未知量）进入电场，然后从边界BG进入磁场，轨迹恰好和磁场另外三个边界相切，运动个圆周后返回电场。不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子一定带正电 B. AB长为2L C. D. 若电场强度减弱，粒子在磁场中运动时间将变长 二、多项选择题（本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合要求，全选对的得5分，选不全的得3分，有选错的得0分。） 9. 如图所示，两质量相同且可视为质点的塑料小球，表面均匀带等量异种微量电荷，左球带负电，右球带正电。两球间夹一张绝缘纸，分别用两根等长轻质绝缘细线悬挂于O点，受重力作用两球静止。某时刻在系统所在空间加上水平向右的匀强电场，两球向两边摆动。不考虑两球间的库仑力作用和对匀强电场的影响，取O点电势为零，下列说法正确的是（　　） A. 两球在最高点合外力均0 B. 运动过程中，两球组成的系统在水平方向上动量守恒 C. 两球速度最大时，二者电势能相同 D. 从最低点摆到最高点的过程中，任意一个小球所受电场力的瞬时功率逐渐变小 10. 如图所示，质量为M的铝质矩形薄平板静止在光滑水平面上，铝板上固定白纸，质量为m的圆柱磁铁放在白纸上，且在铝板对称轴上。某时刻给磁铁沿对称轴方向的水平速度，经t时间磁铁和铝板速度相同。磁铁和白纸间动摩擦因数为，铝板相对磁铁可认为足够长。下列说法正确的是（　　） A. t时间内铝板和白纸对磁铁的作用力大于 B. t时间内磁铁相对铝板位移小于 C. 仅将铝板替换成等质量的长矩形铜板，仍然需经t时间，磁铁和铜板速度才相同 D. 仅将铝板替换成等质量的长矩形铜板，共速前的平均热功率变大 三、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发，设计了在太空完全失重环境下（忽略空气阻力）测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案： （1）装置如图，在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架，支架上端通过力传感器O连接一根轻绳，轻绳末端系一个直径为d的小球a； （2）保持轻绳拉直，给小球a一个初速度，小球a在与桌面垂直的平面内做匀速圆周运动，支架上端O与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时，该处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间，记为，并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据，可得小球a的质量______（用“L，F，，d”表示）； （3）更换大小相同的小球b，重复以上操作，可测得小球b的质量； （4）在小球a匀速圆周运动的过程中，将小球b放置在桌面右侧的固定支架上，支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳，为保证小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比，应______（选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）； （5）小球a与b碰后，依次通过右侧的光电门N，光电门记录下小球a的遮光时间为、小球b的遮光时间为，若测得，则当测出______时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。 12. 力敏电阻是一种将机械力转换为电信号的特殊原件，它的工作原理是利用半导体材料的电阻随所受压力大小改变而改变，主要用于各种张力计、转矩计、加速度计、半导体传声器及各种压力传感器中。某社团活动小组对一个力敏电阻研究的过程中设计了以下实验： （1）利用伏安法测出力敏电阻Rx在承受压力FN = 500 N时其电阻的大小。如图甲为测量电路，其中电压表V内阻约为2 kΩ，电流表A1内阻RA1 = 10 Ω，为减小测量误差，测量电路中电压表的右端应接在______端（选填“a”或“b”）； （2）闭合开关后电压表读数为3.0 V，电流表读数为0.05 A，则此时Rx = ______Ω； （3）经查询厂家资料可知，该力敏电阻的阻值与所受压力大小可视为反比例关系。小组成员利用该力敏电阻设计了一个测量压力的电路，如图乙所示。已知电源电动势为18 V，内阻很小可忽略：电流表A2量程为0 ~ 0.6 A、内阻RA2 = 5 Ω；定值电阻R0 = 20 Ω。闭合开关，在力敏电阻Rx上施加不同大小的压力F，电流表会显示不同的读数I，则与______成线性关系（选填“I”“”或“”）； （4）在图乙的电路中为了减小误差，要求电流表读数时指针在刻度盘的之间，则该力敏电阻允许承受的最大压力应小于______N。 四、计算题（本题共3小题，共44分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 已知外部环境温度为0℃，大气压强为750mmHg，该环境下1mol气体的体积是22.4L，阿伏伽德罗常数。假设某运动员放松情况下肺内气体体积约为3.5L，该运动员某次深呼吸吸入外部空气的体积。则： （1）求该次吸入的空气分子总数；（结果取一位有效数字） （2）已知运动员肺部的温度恒为37℃，吸气时扩张肺部，大气压把新鲜的外部空气通过鼻喉等升温至37℃压入肺内，并迅速达到内外的气压平衡。求运动员该次深呼吸后肺内气体增加的体积； （3）已知运动员在呼吸时能承受的内外气压差的最大值是150mmHg。此次吸气后，运动员屏住呼吸并收缩肺部，求肺内气体体积能达到的最小值。 14. 一款能垂直起降的遥控无人机质量m = 200 kg，发动机的功率最大值Pm = 24000 W，最大竖直升力Fm = 3000 N，执行侦察任务时悬停在离地高度h1 = 189.6 m的高空。执行任务后需要尽快竖直上升到离地高度超过h2 = 240 m的安全区域。忽略空气阻力，g取10 m/s2。求： （1）该过程最大上升速度大小与最大上升加速度大小； （2）执行任务后，无人机立即以最大竖直升力上升，到最大功率时所用的时间及该过程位移的大小； （3）执行任务后，为尽快到达安全区域，无人机至少需要运动的时间（到达安全区域之前已经达到最大速度）。 15. 如图所示，质量为m，下端封闭、上端开口且内壁光滑的绝缘玻璃管竖直放置，管底有一带正电的小球，电量为q，质量也为m。空间存在足够大且垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度。在斜向上的外力作用下，玻璃管在磁场中由静止开始做水平向右的匀加速直线运动，加速度大小为，最终小球从上端开口飞出。设运动过程中小球的电荷量始终保持不变，重力加速度g取10 m/s2。则： （1）求小球在玻璃管内脱离底部之前的运动时间； （2）已知小球飞出玻璃管前的运动时间t = 2 s，求小球运动到玻璃管最高点时的加速度大小； （3）如果小球在玻璃管内脱离底部之后外力保持不变，求玻璃管最大速度大小（此时小球未飞出玻璃管）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$