精品解析：湖南省长沙市长郡中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题

湖南省长沙市长沙市长郡中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题 一、单选题 1. 2020年3月15日中国散裂中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科学技术大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CSNS是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（　　） A. 粒子轰击生成，并产生了中子 B. 核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 C. 放射性射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D. 经过4次衰变，2次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个 2. 某同学完成课外探究作业时需要测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑上一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段稳定加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究，若把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来，不计空气阻力，则它们的位置关系可能正确的是（ ） A. B. C. D. 3. 2023年6月7日是全国高考日，如图甲所示为某地消防车为高考学子们准备的最高礼仪“过水门”，寓意着鲤鱼跃龙门，祝所有考生金榜题名！其中一辆消防车喷出的水柱如图乙所示，A点为喷水口，B点为水柱与A等高点，水柱最高点到地面的距离为h，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 水在空中处于超重状态 B. h越大，水在空中运动的时间越短 C. 不论h为多大，水在空中运动的时间相同 D. 水从A点运动到B点的时间为A点运动到最高点时间的2倍 4. 如图，、为两相距L的固定正点电荷，是以为中心、边长为r（r < L）的正方形四条边的中点，在、连线上。已知点场强为零，则下列判断错误的是（　　） A. 两点的场强相同 B. 两点的电势相等 C. 的电荷量大于的电荷量 D. 间的电势差大于间的电势差 5. 如图所示，两接线柱间接入电压恒定的交流电，三个灯泡的规格完全相同，变压器可视为理想变压器，在以下各种操作中电路元件都没有损坏，下列说法正确的是（　　） A. 仅使滑片M上移，灯泡变暗 B. 仅使滑片M上移，灯泡都变亮 C. 仅使滑片N自变阻器端向端移动，灯泡中的电流一直增大 D. 仅使滑片N自变阻器端向端移动，灯泡中的电流一直增大 6. 某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝、屏上的点位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为与，当介质为矿泉水时，屏上点处是上方的第4条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，则（ ） A 大于 B. 该矿泉水的折射率为 C. 当介质为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差为 D. 仅将水平向左移动的过程中，点不能观察到亮条纹 二、多选题 7. 一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2 cm，周期为T。已知t＝0时刻波上相距50 cm的两质点a、b的位移都是1 cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该列简谐横波波长可能为150 cm B. 该列简谐横波波长可能为12 cm C. 当质点b的位移为＋2 cm时，质点a的位移为负 D. 在t＝时刻质点b速度最大 8. 如图为某设计贯通地球的弦线光滑真空列车隧道：质量为m的列车不需要引擎，从入口的A点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点，为隧道的中点，与地心O的距离为，假设地球是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转影响。已知质量均匀分布的球壳对球内物体引力为0，P点到的距离为x，则（　　） A. 列车在隧道中A点的合力大小为mg B. 列车在P点的重力加速度小于g C. 列车在P点的加速度 D. 列车在P点的加速度 9. 如图，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。水平光滑且足够长的平行导轨间距为L，电源电动势为E，内阻为r，电容器电容为C，开始不带电。一长度略大于L的导体杆垂直导轨放置，与两导轨接触良好，开始处于静止状态。导体杆质量为m，导体杆在导轨间的电阻为R，导轨电阻不计。现把开关拨到1，导体杆开始加速，经过足够长时间，速度达到稳定值。再把开关拨到2，导体杆开始减速，经过足够长时间，速度达到稳定值。下列说法正确的是（ ） A. 开关拨到1瞬间，导体杆的加速度大小为 B. C. 开关拨到2瞬间，导体杆的加速度大小为 D. 10. 如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在足够长斜面的顶端，另一端与物块A栓接，且与斜面平行，O点为弹簧原长位置。斜面的倾角为θ，物块A与斜面之间的动摩擦因数，物块B叠放在A上。将两物块从O点上方处由静止释放，运动过程中A、B始终相对静止。已知两物块可视为质点、质量均为m，重力加速度为g。则物块从释放到第一次返回最高点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物块下滑的最大速度出现在O点下方距离为位置 B. 物体B所受静摩擦力的最大值为 C. 物体B重力势能减少量 D. 系统因摩擦产生的热量为 三、实验题 11. 某物理兴趣小组用如图1所示的实验装置研究“弹簧的弹性势能与形变量之间的关系”。轻弹簧的左端固定在竖直固定挡板上，弹簧的右端放置一个小滑块（与弹簧不拴接），滑块的左端有一宽度为d的遮光条，O点是弹簧原长时滑块左端遮光条所处的位置。 （1）测遮光条的宽度：用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图2所示，则遮光条的宽度________mm。 （2）平衡摩擦力：将长木板左端垫一小木块（图中未画出），在O点右侧不同位置分别放置光电门，使滑块压缩弹簧到确定位置并由静止释放小滑块，调整小木块位置，重复以上操作，直到小滑块上的遮光条通过光电门的时间均相等。 （3）向左侧推动滑块，使弹簧压缩一定的程度（弹簧处于弹性限度内），通过刻度尺测出滑块左端到O点的距离x后静止释放滑块，测量滑块经过光电门时遮光条的挡光时间t。 （4）重复步骤（3），测出多组x及对应的t，画出图像如图3所示。 （5）要测出弹簧压缩到某位置时的弹性势能，还必须测量________（填选项序号）。 A.弹簧原长l B.当地重力加速度g C.滑块（含遮光条）的质量m （6）测得图像的斜率为，若轻弹簧弹性势能表达式成立，则轻弹簧的劲度系数为________（用测得的物理量字母表示）。 12. 有一个待测电压表V，其内阻r未知（约）、量程在12V~15V之间，共有N个均匀小格，但刻度数值已经模糊。为了测量其量程及其内阻并重新标刻度值，实验室提供下列器材选用： 标准电压表V1（量程为3V，内阻）； 标准电压表V2（量程为15V，内阻约为）； 滑动变阻器R：最大阻值为； 直流电源E：电动势为15V，内阻不能忽略，开关、导线若干。 （1）用多用电表的欧姆挡粗略测量待测电压表的内阻，多用电表刻度盘上电阻刻度中间值为20。实验时应将选择开关拨至倍率“×______”（填“1”、“10”或“1k”）。 （2）为了让电表指针均偏转到满偏的三分之一以上，且能较精确地测出待测电压表V的量程和内阻r，请在如图所示的虚线方框内将电路图补充完整，并将所选用的器材用相应的符号表示。______ （3）根据设计的电路图进行实验，调节滑动变阻器，并让待测电压表V的指针恰好偏转了n格，为了得到待测电压表V1的量程，读出标准电压表V1的示数，标准电压表V2的示数，待测电压表V1的量程为______，内阻为______。（均用测得的物理量和题中已知量的符号表示） 四、解答题 13. “拔火罐”是一种中医的传统疗法，某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L。由于汽缸传热良好，随后重物会被缓慢 吸起，最后重物稳定在距地面处。已知环境温度为不变，为大气压强，汽缸内的气体可看作理想气体，求： （1）酒精棉球熄灭时的温度T与环境温度的比值； （2）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。 14. 有人设计了一种粒子收集装置。如图所示，比荷为的带正电的粒子，由固定于M点的发射枪，以不同的速率射出后，沿射线MN方向运动，能收集各方向粒子的收集器固定在MN上方的K点，O在MN上，且KO垂直于MN。若打开磁场开关，空间将充满磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，速率为v0的粒子运动到O点时，打开磁场开关，该粒子全被收集，不计粒子重力，忽略磁场突变的影响。 （1）求OK间的距离； （2）速率为4v0粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求MO间的距离； （3）速率为4v0的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的时刻为计时O点。求打开磁场的那一时刻。 15. 五行八卦在中国传统文化中较为神秘，用来推演空间时间各类事物之间的关系。有一兴趣小组制作了一个“八卦”轨道游戏装置，如图所示，ABC和CDE是半径r = 0.3m的光滑半圆磁性轨道，AFE是半径R = 0.6m的光滑半圆塑料细管道，两轨道在最高点A处前后略有错开（错开距离相对于两个轨道的半径都很小）。左侧有一与水平面夹角θ = 37°，长度L = 1.25m的斜面MN，斜面底端M和轨道最低点E在同一水平面上，在斜面底端有一弹射器用于发射质量m = 0.3kg的小滑块P，在斜面顶端N处有一被插销锁定的相同质量的小钢球Q。某次试验时，将小滑块以初动能Ek= 6.5J发射，到达斜面顶端后与小钢球发生对心弹性撞击，同时小钢球解除锁定，小钢球恰能无碰撞进入塑料细管道的A点，经塑料管道和“八卦”轨道后返回。设小钢球和磁性轨道间的磁力大小恒为F，方向始终与接触面垂直，不考虑小钢球脱离磁性轨道后的磁力。小滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小恒定，小滑块P、小球Q在运动中均可视为质点，忽略空气阻力。（sin37° = 0.6，cos37° = 0.8）求： （1）Q恰能无碰撞进入细管道时在A点速度大小vA； （2）要使Q不脱离磁性轨道，求所需磁力F的最小值； （3）P从发射到与Q发生碰撞过程中，斜面摩擦力对P做的功Wf； （4）通过调节斜面长度L和ME间水平距离x，使Q始终能无碰撞地从A点进入细管道，求发射P初动能Ek与x之间的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖南省长沙市长沙市长郡中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题 一、单选题 1. 2020年3月15日中国散裂中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科学技术大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CSNS是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（　　） A. 粒子轰击生成，并产生了中子 B. 核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 C. 放射性射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D. 经过4次衰变，2次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．由质量数守恒和质子数守恒可得，粒子轰击，生成，并产生了质子，故A错误； B．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，B正确； C．放射性射线其实质是高速电子流，C错误； D．经过4次衰变，2次衰变，可得质量数减少 质子数减少 故新核与原来的原子核相比，中子数少了 D错误。 故选B。 2. 某同学完成课外探究作业时需要测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑上一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段稳定加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究，若把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来，不计空气阻力，则它们的位置关系可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】以两个小球整体为研究对象，受到重力和拉力，如图所示 根据牛顿第二定律有 解得 以下面小球为研究对象，受到重力和拉力，如图所示 根据牛顿第二定律有 解得 因为两球的加速度相同，则可知两段细线与竖直方向的夹角相同。 故选B。 3. 2023年6月7日是全国高考日，如图甲所示为某地消防车为高考学子们准备的最高礼仪“过水门”，寓意着鲤鱼跃龙门，祝所有考生金榜题名！其中一辆消防车喷出的水柱如图乙所示，A点为喷水口，B点为水柱与A等高点，水柱最高点到地面的距离为h，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 水在空中处于超重状态 B. h越大，水在空中运动的时间越短 C. 不论h为多大，水在空中运动的时间相同 D. 水从A点运动到B点的时间为A点运动到最高点时间的2倍 【答案】D 【解析】 【详解】A．水柱中的水在空中处于失重状态，A错误； BC．水柱最高点离地越高，水在空中运动的时间越长，B、C错误； D．根据斜抛运动的对称性，水从A点运动到B点的时间为A点运动到最高点时间的2倍，D正确。 故选D。 4. 如图，、为两相距L的固定正点电荷，是以为中心、边长为r（r < L）的正方形四条边的中点，在、连线上。已知点场强为零，则下列判断错误的是（　　） A. 两点的场强相同 B. 两点的电势相等 C. 的电荷量大于的电荷量 D. 间的电势差大于间的电势差 【答案】A 【解析】 【详解】A．电场的场强是矢量，根据矢量的合成法则可知两点的场强大小相同，但方向不同，故A错误，满足题意要求； B．因为两点与两电荷的距离分别相同，则两电荷在两点产生的电势相同，根据电势的叠加，可知两点的电势相等，故B正确，不满足题意要求； C．已知点场强为零，则有 根据几何关系可知 故的电荷量大于的电荷量，故C正确，不满足题意要求； D．根据点电荷的电势分析规律，可知在间产生的电势差与在间产生的电势差相等，但离更近，故在间产生的电势差大于在间产生的电势差，故间的电势差大于间的电势差，故D正确，不满足题意要求。 故选A。 5. 如图所示，两接线柱间接入电压恒定的交流电，三个灯泡的规格完全相同，变压器可视为理想变压器，在以下各种操作中电路元件都没有损坏，下列说法正确的是（　　） A. 仅使滑片M上移，灯泡变暗 B. 仅使滑片M上移，灯泡都变亮 C. 仅使滑片N自变阻器端向端移动，灯泡中的电流一直增大 D. 仅使滑片N自变阻器端向端移动，灯泡中电流一直增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．设输入端电压为，初级电流、电压分别为，次级电流、电压分别为，每个灯泡电阻，次级总电阻，则 解得 可知当仅使滑片M上移时，减小，则变大，灯泡变亮，灯泡两端电压变大，则变压器输入电压减小，则变压器输出电压大小不能确定，则灯泡不一定都变亮，故AB错误； CD．仅使滑片N自变阻器端向端移动，则整个并联部分的总电阻变小，变大，则副线圈电流变大，灯泡两端电压变大，则变压器输入电压减小，则变压器输出电压变小，中电流一定减小，中电流一定增大，故C错误，D正确。 故选D。 6. 某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝、屏上的点位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为与，当介质为矿泉水时，屏上点处是上方的第4条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，则（ ） A. 大于 B. 该矿泉水的折射率为 C. 当介质为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差为 D. 仅将水平向左移动的过程中，点不能观察到亮条纹 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据双缝干涉相邻条纹间距的公式有 当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距与双缝与屏之间的距离相同，所以小于，故A错误； B．设光在真空中的波长为、在介质中的波长为，依题意有 联立可得该矿泉水的折射率为 故B错误； C．点处是上方的第4条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的4倍，则来自S1和S2的光传播到点处的时间差为 故C正确； D．将S0水平向左移动的过程中，点与双缝光程差不会改变，仍是光在介质中波长的四倍，所以点仍能观察到亮条纹，故D错误。 故选C。 二、多选题 7. 一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2 cm，周期为T。已知t＝0时刻波上相距50 cm的两质点a、b的位移都是1 cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该列简谐横波波长可能为150 cm B. 该列简谐横波波长可能为12 cm C. 当质点b的位移为＋2 cm时，质点a的位移为负 D. 在t＝时刻质点b速度最大 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．设质点的起振方向向上，则质点的振动方程为 x＝Asin ωt 且a、b中间的距离小于1个波长，对于b点有 1＝2sin ωt1 解得；a点振动的时间比b点长，所以由 1＝2sin ωt2 得， a、b两个质点振动的时间差为 所以a、b之间的距离为 则通式为 则波长可以为 当n＝0时，λ＝150cm，由于n是整数，所以λ不可能为12cm，故A正确，B错误； C．当质点b的位移为＋2cm时，即b到达波峰时，结合波形知，质点a在平衡位置下方，位移为负，故C正确； D．由 得，当时质点b到达平衡位置处，速度最大，故D正确。 故选ACD。 8. 如图为某设计贯通地球的弦线光滑真空列车隧道：质量为m的列车不需要引擎，从入口的A点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点，为隧道的中点，与地心O的距离为，假设地球是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转影响。已知质量均匀分布的球壳对球内物体引力为0，P点到的距离为x，则（　　） A. 列车在隧道中A点的合力大小为mg B. 列车在P点的重力加速度小于g C. 列车在P点的加速度 D. 列车在P点加速度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．列车在隧道中A点受到地球指向地心的万有引力与垂直于隧道向上的支持力，如图所示 则有 ，， 解得 A错误； B．由于质量均匀分布的球壳对球内物体引力为0，则在P点有 由于质量均匀分布，则有 解得 B正确； CD．令，根据上述，则有 ， 解得 C错误，D正确。 故选BD。 9. 如图，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。水平光滑且足够长的平行导轨间距为L，电源电动势为E，内阻为r，电容器电容为C，开始不带电。一长度略大于L的导体杆垂直导轨放置，与两导轨接触良好，开始处于静止状态。导体杆质量为m，导体杆在导轨间的电阻为R，导轨电阻不计。现把开关拨到1，导体杆开始加速，经过足够长时间，速度达到稳定值。再把开关拨到2，导体杆开始减速，经过足够长时间，速度达到稳定值。下列说法正确的是（ ） A. 开关拨到1瞬间，导体杆的加速度大小为 B. C. 开关拨到2瞬间，导体杆的加速度大小为 D. 【答案】AD 【解析】 【详解】A．开关拨到1瞬间，导体杆的速度为零，还没有产生动生电动势，回路电流 导体杆受到的安培力 导体杆加速度大小为 故A正确； B．导体杆做加速度逐渐减小的加速运动过程中，当加速度减小到零时，速度达到稳定值。此时导体杆产生的动生电动势等于电源电动势，有 可得 故B错误； C．开关拨到2，导体杆相当于电源，开始给电容充电。开关拨到2的瞬间，电容带电荷量为零，设此时电流为，可得 导体杆受到的安培力 导体杆加速度大小为 故C错误； D．导体杆做加速度逐渐减小的减速运动过程中，当速度达到稳定值时，电容器充电的电荷量达到。导体杆产生的动生电动势等于电容器两端电压，有 当导体杆速度为时，设电流为，取一段时间微元，速度变化。由动量定理知 全过程求和可得 联立，可得 故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在足够长斜面的顶端，另一端与物块A栓接，且与斜面平行，O点为弹簧原长位置。斜面的倾角为θ，物块A与斜面之间的动摩擦因数，物块B叠放在A上。将两物块从O点上方处由静止释放，运动过程中A、B始终相对静止。已知两物块可视为质点、质量均为m，重力加速度为g。则物块从释放到第一次返回最高点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物块下滑的最大速度出现在O点下方距离为位置 B. 物体B所受静摩擦力的最大值为 C. 物体B重力势能减少量为 D. 系统因摩擦产生的热量为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．当物块合力为零时，速度最大，则 最大速度的位置在O点下方距离为 故A正确； B．整体加速度最大时，B所受摩擦力最大。整体运动至最低点过程中，根据能量守恒 得 对整体，即将运动至最低点时，由牛顿第二定律 得 对B，根据牛顿第二定律 得物体B所受静摩擦力的最大值为 故B错误； C．从最低点到最高点过程，根据能量守恒 得 物体B重力势能减少量为 故C正确； D．系统因摩擦产生的热量为 故D错误。 故选AC。 三、实验题 11. 某物理兴趣小组用如图1所示的实验装置研究“弹簧的弹性势能与形变量之间的关系”。轻弹簧的左端固定在竖直固定挡板上，弹簧的右端放置一个小滑块（与弹簧不拴接），滑块的左端有一宽度为d的遮光条，O点是弹簧原长时滑块左端遮光条所处的位置。 （1）测遮光条的宽度：用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图2所示，则遮光条的宽度________mm。 （2）平衡摩擦力：将长木板左端垫一小木块（图中未画出），在O点右侧不同位置分别放置光电门，使滑块压缩弹簧到确定位置并由静止释放小滑块，调整小木块位置，重复以上操作，直到小滑块上的遮光条通过光电门的时间均相等。 （3）向左侧推动滑块，使弹簧压缩一定的程度（弹簧处于弹性限度内），通过刻度尺测出滑块左端到O点的距离x后静止释放滑块，测量滑块经过光电门时遮光条的挡光时间t。 （4）重复步骤（3），测出多组x及对应的t，画出图像如图3所示。 （5）要测出弹簧压缩到某位置时弹性势能，还必须测量________（填选项序号）。 A.弹簧原长l B.当地重力加速度g C.滑块（含遮光条）的质量m （6）测得图像的斜率为，若轻弹簧弹性势能表达式成立，则轻弹簧的劲度系数为________（用测得的物理量字母表示）。 【答案】 ①. 3.25 ②. C ③. 【解析】 【详解】（1）由图2可知，遮光条宽度为 （5）根据能量守恒有 可知，要测出物块到某位置时轻弹簧的弹性势能，还需测出滑块（含遮光条）的质量m。 故选C。 （6）根据能量守恒有 其中 联立可得 又因为图线的斜率为，即 解得 12. 有一个待测电压表V，其内阻r未知（约）、量程在12V~15V之间，共有N个均匀小格，但刻度数值已经模糊。为了测量其量程及其内阻并重新标刻度值，实验室提供下列器材选用： 标准电压表V1（量程为3V，内阻）； 标准电压表V2（量程为15V，内阻约为）； 滑动变阻器R：最大阻值为； 直流电源E：电动势为15V，内阻不能忽略，开关、导线若干。 （1）用多用电表的欧姆挡粗略测量待测电压表的内阻，多用电表刻度盘上电阻刻度中间值为20。实验时应将选择开关拨至倍率“×______”（填“1”、“10”或“1k”）。 （2）为了让电表指针均偏转到满偏的三分之一以上，且能较精确地测出待测电压表V的量程和内阻r，请在如图所示的虚线方框内将电路图补充完整，并将所选用的器材用相应的符号表示。______ （3）根据设计的电路图进行实验，调节滑动变阻器，并让待测电压表V的指针恰好偏转了n格，为了得到待测电压表V1的量程，读出标准电压表V1的示数，标准电压表V2的示数，待测电压表V1的量程为______，内阻为______。（均用测得的物理量和题中已知量的符号表示） 【答案】 ①. 1k ②. ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1]用多用电表测电阻时，应尽量使指针指向中央附近，所以欧姆挡的倍率应选“”。 （2）因为电压表内阻较大，可将标准电压表V1当电流表使用,电路图如下所示。 （3）[3]调节滑动变阻器，让待测电压表V的指针恰好偏转n格，记录标准电压表V1的示数和标准电压表V2的示数，假设待测电压表V的量程为U，则有 解得 [4]由 解得 四、解答题 13. “拔火罐”是一种中医的传统疗法，某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L。由于汽缸传热良好，随后重物会被缓慢 吸起，最后重物稳定在距地面处。已知环境温度为不变，为大气压强，汽缸内的气体可看作理想气体，求： （1）酒精棉球熄灭时的温度T与环境温度的比值； （2）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 开关K密闭时，气体压强为，重物稳定在距地面处时，根据 可得气体压强为 根据理想气体状态方程 得 【小问2详解】 外界对气体做功为 气体放出的热量为Q，根据 得 14. 有人设计了一种粒子收集装置。如图所示，比荷为的带正电的粒子，由固定于M点的发射枪，以不同的速率射出后，沿射线MN方向运动，能收集各方向粒子的收集器固定在MN上方的K点，O在MN上，且KO垂直于MN。若打开磁场开关，空间将充满磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，速率为v0的粒子运动到O点时，打开磁场开关，该粒子全被收集，不计粒子重力，忽略磁场突变的影响。 （1）求OK间的距离； （2）速率为4v0的粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求MO间的距离； （3）速率为4v0的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的时刻为计时O点。求打开磁场的那一时刻。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 （1）当粒子到达О点时打开磁场开关，粒子做匀速圆周运动，设轨迹半径为r1，如图所示 由洛伦兹力提供向心力得 其中 【小问2详解】 速率为4v0的粒子射出瞬间打开磁场开关，则粒子在磁场中运动的轨迹半径 r2 = 4r1 如图所示，由几何关系有 （4r1-2r1）2＋MO2 = (4r1)2 解得 【小问3详解】 速率为4v0的粒子射出一段时间t到达N点，要使粒子仍然经过K点，则N点在O点右侧，如图所示 由几何关系有 （4r1-2r1）2＋ON2 = (4r1)2 解得 粒子在打开磁场开关前运动时间为 解得 15. 五行八卦在中国传统文化中较为神秘，用来推演空间时间各类事物之间的关系。有一兴趣小组制作了一个“八卦”轨道游戏装置，如图所示，ABC和CDE是半径r = 0.3m的光滑半圆磁性轨道，AFE是半径R = 0.6m的光滑半圆塑料细管道，两轨道在最高点A处前后略有错开（错开距离相对于两个轨道的半径都很小）。左侧有一与水平面夹角θ = 37°，长度L = 1.25m的斜面MN，斜面底端M和轨道最低点E在同一水平面上，在斜面底端有一弹射器用于发射质量m = 0.3kg的小滑块P，在斜面顶端N处有一被插销锁定的相同质量的小钢球Q。某次试验时，将小滑块以初动能Ek= 6.5J发射，到达斜面顶端后与小钢球发生对心弹性撞击，同时小钢球解除锁定，小钢球恰能无碰撞进入塑料细管道的A点，经塑料管道和“八卦”轨道后返回。设小钢球和磁性轨道间的磁力大小恒为F，方向始终与接触面垂直，不考虑小钢球脱离磁性轨道后的磁力。小滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小恒定，小滑块P、小球Q在运动中均可视为质点，忽略空气阻力。（sin37° = 0.6，cos37° = 0.8）求： （1）Q恰能无碰撞进入细管道时在A点的速度大小vA； （2）要使Q不脱离磁性轨道，求所需磁力F的最小值； （3）P从发射到与Q发生碰撞过程中，斜面摩擦力对P做的功Wf； （4）通过调节斜面长度L和ME间水平距离x，使Q始终能无碰撞地从A点进入细管道，求发射P的初动能Ek与x之间的关系。 【答案】（1）4m/s；（2）31N；（3）－0.5J；（4）Ek = 3.5x－1.2（J ），1.6m < x < 3.2m 【解析】 【详解】（1）Q恰能无碰撞进入细管道时，则从A点反向平抛，恰好N点进入斜面轨道，根据平抛规律可知，小球A点的速度大小 ， 其中 h=2R－Lsinθ 可解得 （2）分析可得，小钢球在磁性轨道上运动时，从下向上刚过C点时最容易脱离磁性轨道，满足 从A点到C点运动过程中机械能守恒 解得 F=31N （3）因滑块与钢球质量相等发生对心弹性撞击，滑块碰撞前的速度vP与钢球碰撞后的速度vQ相等（交换速度），则 分析滑块在斜面向上运动过程，根据动能定理得 解得 （4）Q从N点飞出的方向恒定，根据平抛速度和位移关系可知 得 x = 3.2－0.8L 要使得Q能恰好无碰撞进入A，其速度大小为 斜面上滑块重力和摩擦力做功都与斜面长度成正比，根据动能定理 综合上述式子解得 Ek=3.5x－1.2（J） “八卦”轨道需在斜面右侧，且L > 0，可得x的范围 1.6m < x < 3.2m 【点睛】理解物体在运动过程中分为几个阶段，每个阶段中物体的运动类型。当物体做圆周运动时，往往需要用到牛顿第二定律及功能关系进行解答。明确物体在每个运动阶段的受力情况，当使用功能关系进行解答时，需明确哪些力做功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $