精品解析：天津市南开大学附中2024-2025学年高三下学期阶段检测物理试卷

南开大学附中24-25学年下学期阶段检测1 高三物理学科试卷 一、单项选择题（每题5分，共25分） 1. 人类在研究光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，我国在相关研究领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关知识，下列说法正确的是（　　） A. 卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说 B. 汤姆孙发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构 C 光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量 D. 原子核发生β衰变时，产生的β射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以β射线是核外电子逸出原子形成的 2. 在工业生产中，平面表面的平整度对产品的品质和使用寿命有着至关重要的影响，薄膜干涉技术以其高精度、高稳定性等优势，成为了平面表面质量检测的一种常用方法。检测人员用一个表面光洁度很高的平面玻璃板（样板），放在被检查工件上面，在样板的右端垫一个薄片，使样板与工件平面之间形成一个楔形空气薄膜，如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下垂直被检查工件上表面照射，分别形成了如图乙所示的两种明、暗相间的条纹。下列说法正确的是（　　） A. 该检测工件上表面有一个明显的凹坑 B. 单色光a和b从同种介质射向空气发生全反射时的临界角，单色光a的比单色光b的小 C. 单色光a、b分别通过相同的装置、在相同的条件下，进行双缝干涉实验时形成的相邻明条纹间距，单色光a的比单色光b的小 D. 若用单色光b照射某金属未发生光电效应，换用单色光a照射该金属可能发生光电效应 3. 网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如下图甲所示，它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机。如图乙所示，在斯特林循环的图像中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示。则下列说法正确的是（　　） A. 状态B→状态C的过程中，单位体积中的气体分子数目增大 B. 状态B气体分子的平均动能大于状态D气体分子的平均动能 C. 状态A对应的是图丙中的图线① D. 状态C中每个气体分子的动能都比状态A中的大 4. 2024年，我国的航天史即将迎来一个新的里程碑！而这次的里程碑，就是嫦娥六号的发射。嫦娥六号探月卫星沿地月转移轨道到达距月球表面一定高度的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道I绕月飞行，再经过一次制动进入近月球表面的圆形轨道II上绕月球做匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 卫星在轨道Ⅱ上运动的周期比沿轨道I运动的周期大 B. 卫星在轨道I上运行时经过P点机械能和经过A点的机械能相等 C. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的加速度小于在轨道I上运动到A点的加速度 D. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点速度与在轨道I上运动到A点的速度大小相等 5. 中科院研制的电磁弹射实验装置能构建微重力实验环境，把“太空”搬到地面。实验装置像一个“大电梯”，原理如图所示，在电磁弹射阶段，电磁弹射系统推动实验舱竖直向 上加速运动至A位置，撤除电磁作用。此后，实验舱做竖直上抛运动，到达最高点后返回A位置，再经历一段减速运动后静止。已知在上述过程中的某个阶段，忽略阻力，实验舱处于完全失重状态，这一阶段持续的时间为4s，实验舱的质量为500kg。取重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 实验舱向下运动的过程始终处于失重状态 B. 实验舱运动过程中距离A位置的最大距离为40m C. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱做功等于1×105J D. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱的冲量大于 二、多项选择题（每题5分，共15分，少选给3分） 6. 如图所示为密立根油滴实验的示意图，初始时开关处于闭合状态。喷雾器将细小的油滴喷入极板M上方空间，油滴因摩擦带负电。某颗油滴经M板上的小孔进入下方的电场后最终静止在距小孔的P点，已知电源电压为U，该油滴质量为m，带电量为-q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. B. 该过程中电场力对该油滴做的功为 C. 保持开关闭合，仅将N板向上平移少许，该油滴将向上运动并最终静止在P点上方 D. 断开开关，仅将N板向上平移少许，该油滴仍然静止在P点 7. B超是一种实用性好、重复性高、无辐射损伤的医疗检查手段，其基本原理是探头向人体内发射超声波，超声波遇到人体不同的组织会产生不同程度的反射。图甲、乙分别是仪器探头发送和接收的超声波图像，图甲为超声波沿x轴正方向传播在某时刻的超声波图像，图乙为一段时间后沿x轴负方向返回的超声波在某时刻的图像。已知超声波在人体内传播速度为1500m/s，则下列说法正确的是（　　） A. 波的周期为 B. 图甲中，质点b在通过的路程大于8mm C. 图甲中，质点b在通过的路程小于4mm D. 图乙中，从质点a第一次回到平衡位置时开始计时，质点a的振动方程为 8. 如图所示是远距离输电示意图，现将输送电压由升级为高压，输送的总电功率变为原来的2倍，保持发电机输出电压及用户得到的电压均不变，输电线的电阻不变，则（　　） A. 变为原来的倍 B. 输电线上电流变为原来的 C. 输电线损失的功率变为原来的 D. 降压变压器原、副线圈匝数比值变小 三、实验题（共12分） 9. 在利用单摆实验测量重力加速度时，某同学想改变传统秒表计时的方式，改为使用霍尔元件和单片机进行计时。按图乙方式将霍尔元件置于磁性摆球静止时的正下方，当小球做单摆运动经过最低点时，霍尔传感器产生脉冲信号并发送给单片机，单片机接收信号并计时，并将数据传输给电脑和手机，实时显示测量结果并分析处理和存储数据。 （1）实验前，再用刻度尺测出绳长为L，用游标尺上有20个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径d =__________mm。 （2）电脑将单片机传输的计时数据处理后得到电压的脉冲信号随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为___________； （3）若某次实验找不到磁性小球，只有一个不规则的小磁铁，将小磁铁用细线悬挂起来做成单摆，取不同摆长L1、L2……Ln，进行n次测量，得周期T1、T2……Tn，以测量的绳长L为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-L图线，如图丁所示，应为图线___________（填“a”“b”或“c”）。使用图像法处理数据测重力加速度，不规则小磁铁的重心不确定，这对测量结果是否有影响？___________（填“是”或“否”） 10. 某物理兴趣小组自制了图（a）所示的水果电池组，为测量该电池组的电动势和内阻，实验室提供了以下器材： A.待测水果电池组（E约为2.0V，r约为1000Ω） B.电流表A1（0~2mA，内阻约20Ω） C.电流表A2（0~0.6A，内阻约为1Ω） D.电压表V1（0~3V，内阻约为1000Ω） E.电压表V2（0~15V，内阻约为5000Ω） F滑动变阻器R1（0~10Ω） G.滑动变阻器R2（0~1500Ω） H.开关、导线各若干 他们选用图（b）的实验电路进行实验： （1）实验中电流表应选用___________，电压表应选用___________，滑动变阻器应选用___________（上述三空均填器材前代号）。 （2）根据实验电路连接实物，调节滑动变阻器滑片位置，记下多组电压表示数U与电流表示数I的数据，作出U-I图像如图（c）所示。根据图像和题中所给信息，该水果电池组的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω。（结果均保留3位有效数字）。 （3）实验过程中存在电表系统误差。在下面四幅图像中，虚线代表没有电表误差情况下的电压、电流真实值关系的图像，实线是根据测量数据绘出的图像，则下列选项中图像及文字描述都正确的是___________（填选项下面的字母）。 A. 表示电压为U1时通过电压表的电流 B. 表示电流为I1时电流表两端电压 C. 表示电压为U1时通过电压表的电流 D. 表示电流为I1时电流表两端电压 四、计算题（共48分） 11. 如图（a）所示，门球又称槌球，比赛时以球槌击球，球过球门即可得分。如图（b）所示，某次比赛中完全相同的1号球、3号球与门洞恰好位于一条直线上，两球之间的距离l1=5m，3号球与球门之间的距离l2=2m。运动员用球槌水平打击1号球，使其获得向右的初速度v0=6m/s，经过一段时间后，该球以v1=4m/s的速度与3号球发生碰撞（碰撞时间极短），碰后1号球又向前运动了x=0.25m后停下来。已知两球质量均为m=0.25kg，将两球的运动视为一条直线上的滑动，并且两球与地面间的滑动摩擦因数µ相同，重力加速度g取10m/s2。 （1）求球与地面的动摩擦因数µ； （2）求两球碰撞过程1球对3球做的功W； （3）通过分析，判断3号球能否进门得分。 12. 游乐园的过山车因能够给游客带来刺激的体验而大受欢迎。为了保证过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，将磁性很强的磁铁安装在轨道上，正方形导体框安装在过山车底部。磁力刹车装置的工作原理可简化为如图所示的模型：质量m=5kg，边长L=2m、电阻R = 1.8Ω的单匝导体框abcd沿着倾角为θ的光滑斜面由静止开始下滑x0= 4.5m后，下边框bc进入匀强磁场区域时导体框开始减速，当上边框ad进入磁场时，导体框刚好开始做匀速直线运动。已知磁场的上、下边界与导体框的上、下边框平行，磁场的宽度也为L=2m，磁场方向垂直斜面向下、磁感应强度大小B =3T，，重力加速度大小g =10m/s2，求： （1）上边框ad进入磁场时，导体框的速度大小v； （2）下边框bc刚进入磁场时，导体框的加速度大小a0； （3）导体框从下边框bc进入磁场到上边框ad离开磁场的过程中产生的焦耳热为多少？ 13. 质谱仪是分析研究同位素的重要仪器。如图甲为某质谱仪的截面图，速度很小的带电粒子从O点进入电压为的加速电场，加速后经狭缝进入磁感应强度为的速度选择器，沿直线运动从狭缝S垂直直线边界MN进入磁分析器，速度与磁感应强度为的匀强磁场垂直，经偏转最终打在照相底片上。粒子质量为m、电荷量为q。不计粒子重力。求： （1）速度选择器中匀强电场的场强大小E； （2）和是互为同位素的原子核，若保持、、不变，改变E，原子核、沿直线通过速度选择器，最终打到照相底片的位置到狭缝S的距离之比为k，则、的质量之比； （3）某次实验，由于加速电场和速度选择器场强出现微小波动，并考虑狭缝S有一定的宽度且为d，使得粒子从S射出时速度大小在，方向与边界MN垂直线间的夹角范围为，如图乙所示，则粒子打在照相底片上沿MN方向的宽度为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南开大学附中24-25学年下学期阶段检测1 高三物理学科试卷 一、单项选择题（每题5分，共25分） 1. 人类在研究光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，我国在相关研究领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关知识，下列说法正确的是（　　） A. 卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说 B. 汤姆孙发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构 C. 光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量 D. 原子核发生β衰变时，产生的β射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以β射线是核外电子逸出原子形成的 【答案】C 【解析】 【详解】A．汤姆生发现电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故A错误； B．贝克勒尔发现了天然放射性，揭示了原子核有复杂的结构，故B错误。 C．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，光电效应说明光子具有能量，康普顿效应可以说明光子具有动量，故C正确； D．β射线是高速电子流，来自原子核内部中子的转变为质子和中子，故D错误； 故选C。 2. 在工业生产中，平面表面的平整度对产品的品质和使用寿命有着至关重要的影响，薄膜干涉技术以其高精度、高稳定性等优势，成为了平面表面质量检测的一种常用方法。检测人员用一个表面光洁度很高的平面玻璃板（样板），放在被检查工件上面，在样板的右端垫一个薄片，使样板与工件平面之间形成一个楔形空气薄膜，如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下垂直被检查工件上表面照射，分别形成了如图乙所示的两种明、暗相间的条纹。下列说法正确的是（　　） A. 该检测工件上表面有一个明显的凹坑 B. 单色光a和b从同种介质射向空气发生全反射时临界角，单色光a的比单色光b的小 C. 单色光a、b分别通过相同的装置、在相同的条件下，进行双缝干涉实验时形成的相邻明条纹间距，单色光a的比单色光b的小 D. 若用单色光b照射某金属未发生光电效应，换用单色光a照射该金属可能发生光电效应 【答案】A 【解析】 【详解】A．同一亮条纹所对应的光程差相等，由图可知，弯曲的亮条纹提前出现，说明该检测工件上表面有一个明显的凹坑，故A正确； B．由图乙可知，在空气薄膜中相同的长度下，单色光a所对应的亮条纹间距较大，则单色光a的波长较长，折射率较小，发生全反射时的临界角较大，故B错误； C．由于单色光a的波长较长，根据 可知，单色光a、b分别通过相同的装置，在相同的条件下，进行双缝干涉实验时形成的相邻明条纹间距，单色光a的比单色光b的大，故C错误； D．由于单色光a的波长较长，则其频率较小，若用单色光b照射某金属未发生光电效应，换用单色光a 照射该金属一定不能发生光电效应，故D错误。 故选A。 3. 网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如下图甲所示，它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机。如图乙所示，在斯特林循环的图像中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示。则下列说法正确的是（　　） A. 状态B→状态C的过程中，单位体积中的气体分子数目增大 B. 状态B气体分子的平均动能大于状态D气体分子的平均动能 C. 状态A对应的是图丙中的图线① D. 状态C中每个气体分子的动能都比状态A中的大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图知状态B→状态C的过程中气体的体积不变，所以密度不变，即单位体积中的气体分子数目不变，故A错误； B．由状态B→状态C过程为等容变化，状态C的气体压强大于状态B的气体压强，根据 可得 又 则有 可知状态B气体分子的平均动能小于状态D气体分子的平均动能，故B错误； C．因当温度升高、分子热运动加剧时，速率较大的分子所占百分比增高，分布曲线的峰值向速率大的方动移动即向高速区扩展，峰值变低，曲线变宽、变平坦，由题图知状态A的温度低，所以对应的是图线①，故C正确； D．温度是分子平均动能的标志，不代表每个分子的动能，故D错误。 故选C。 4. 2024年，我国的航天史即将迎来一个新的里程碑！而这次的里程碑，就是嫦娥六号的发射。嫦娥六号探月卫星沿地月转移轨道到达距月球表面一定高度的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道I绕月飞行，再经过一次制动进入近月球表面的圆形轨道II上绕月球做匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 卫星在轨道Ⅱ上运动的周期比沿轨道I运动的周期大 B. 卫星在轨道I上运行时经过P点的机械能和经过A点的机械能相等 C. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的加速度小于在轨道I上运动到A点的加速度 D. 卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的速度与在轨道I上运动到A点的速度大小相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．卫星在轨道Ⅱ上运动的半径比沿轨道Ⅰ运动的半长轴小，根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道Ⅱ上运动的周期比沿轨道Ⅰ运动的周期小，故A错误； B．卫星在轨道I上运行时，只有引力做功，机械能守恒，经过P点的机械能和经过A点的机械能相等，故B正确； C．根据牛顿第二定律有 解得 可知，卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的加速度等于在轨道Ⅰ上运动到A点的加速度，故C错误； D．轨道Ⅱ相对于轨道Ⅰ是低轨道，由高轨道变轨到低轨道，需要在切点位置减速，可知，卫星在轨道Ⅱ上运动到A点的速度小于在轨道Ⅰ上运动到A点的速度，故D错误。 故选B。 5. 中科院研制电磁弹射实验装置能构建微重力实验环境，把“太空”搬到地面。实验装置像一个“大电梯”，原理如图所示，在电磁弹射阶段，电磁弹射系统推动实验舱竖直向 上加速运动至A位置，撤除电磁作用。此后，实验舱做竖直上抛运动，到达最高点后返回A位置，再经历一段减速运动后静止。已知在上述过程中的某个阶段，忽略阻力，实验舱处于完全失重状态，这一阶段持续的时间为4s，实验舱的质量为500kg。取重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 实验舱向下运动的过程始终处于失重状态 B. 实验舱运动过程中距离A位置的最大距离为40m C. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱做功等于1×105J D. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱的冲量大于 【答案】D 【解析】 【详解】A．实验舱向下运动的过程，开始做自由落体运动，处于失重状态，后向下减速，处于超重状态，选项A错误； B．实验舱在电磁弹射结束后开始竖直上抛时的速度最大，根据竖直上抛运动的对称性可知距离A位置的最大距离 选项B错误； C．实验舱在电磁弹射结束后开始竖直上抛时的速度最大，根据竖直上抛运动的对称性可知该速度为 在向上弹射过程中，根据动能定理有 所以 选项C错误； D．在向上弹射过程中，根据动量定理有 所以 选项D正确。 故选D。 二、多项选择题（每题5分，共15分，少选给3分） 6. 如图所示为密立根油滴实验的示意图，初始时开关处于闭合状态。喷雾器将细小的油滴喷入极板M上方空间，油滴因摩擦带负电。某颗油滴经M板上的小孔进入下方的电场后最终静止在距小孔的P点，已知电源电压为U，该油滴质量为m，带电量为-q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. B. 该过程中电场力对该油滴做的功为 C. 保持开关闭合，仅将N板向上平移少许，该油滴将向上运动并最终静止在P点上方 D. 断开开关，仅将N板向上平移少许，该油滴仍然静止在P点 【答案】AD 【解析】 【详解】A．油滴静止时受力平衡 解得 故A正确； B．极板与点之间的电势差为，该过程中电场力对该油滴做的功为 故B错误； C．保持开关闭合，仅将板向上平移少许，两板间电场强度增大，电场力大于重力，油滴不可能静止，故C错误； D．断开开关，仅将板向上平移少许，根据 解得 可知不变，油滴受力不变，油滴仍将静止在点，故D正确。 故选AD。 7. B超是一种实用性好、重复性高、无辐射损伤的医疗检查手段，其基本原理是探头向人体内发射超声波，超声波遇到人体不同的组织会产生不同程度的反射。图甲、乙分别是仪器探头发送和接收的超声波图像，图甲为超声波沿x轴正方向传播在某时刻的超声波图像，图乙为一段时间后沿x轴负方向返回的超声波在某时刻的图像。已知超声波在人体内传播速度为1500m/s，则下列说法正确的是（　　） A. 波的周期为 B. 图甲中，质点b在通过的路程大于8mm C. 图甲中，质点b在通过的路程小于4mm D. 图乙中，从质点a第一次回到平衡位置时开始计时，质点a的振动方程为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．波动周期为 故A正确； BC．图甲中，质点b向下振动，经过，即四分之一周期内通过的路程大于1个振幅，但半个周期通过的路程是2个振幅，即8mm。故BC错误； D．图乙中，从质点a第一次回到平衡位置时开始计时，质点a的振动方程为 D正确。 故选AD。 8. 如图所示是远距离输电示意图，现将输送电压由升级为高压，输送的总电功率变为原来的2倍，保持发电机输出电压及用户得到的电压均不变，输电线的电阻不变，则（　　） A. 变为原来的倍 B. 输电线上电流变为原来的 C. 输电线损失的功率变为原来的 D. 降压变压器原、副线圈匝数比值变小 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．根据理想变压器变压规律可知，开始时有 U2增大后可得 故A正确； B．升压变压器原、副线圈功率相等，所以 故B正确； C．根据可知 故C正确； D．根据闭合电路欧姆定律可得 对降压变压器有 因为U2增大，I2减小，所以U3增大，而U4不变，所以增大，故D错误。 故选ABC。 三、实验题（共12分） 9. 在利用单摆实验测量重力加速度时，某同学想改变传统秒表计时的方式，改为使用霍尔元件和单片机进行计时。按图乙方式将霍尔元件置于磁性摆球静止时的正下方，当小球做单摆运动经过最低点时，霍尔传感器产生脉冲信号并发送给单片机，单片机接收信号并计时，并将数据传输给电脑和手机，实时显示测量结果并分析处理和存储数据。 （1）实验前，再用刻度尺测出绳长为L，用游标尺上有20个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径d =__________mm。 （2）电脑将单片机传输的计时数据处理后得到电压的脉冲信号随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为___________； （3）若某次实验找不到磁性小球，只有一个不规则的小磁铁，将小磁铁用细线悬挂起来做成单摆，取不同摆长L1、L2……Ln，进行n次测量，得周期T1、T2……Tn，以测量的绳长L为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-L图线，如图丁所示，应为图线___________（填“a”“b”或“c”）。使用图像法处理数据测重力加速度，不规则小磁铁的重心不确定，这对测量结果是否有影响？___________（填“是”或“否”） 【答案】（1）5.35 （2） （3） ①. a ②. 否 【解析】 【小问1详解】 由图甲可读出摆球的直径是 小问2详解】 由题意可知，当小球做单摆运动经过最低点时，霍尔传感器产生脉冲信号，因此由图丙可知相邻两个电压脉冲之间的时间间隔为半个周期，则该单摆的周期为。 【小问3详解】 [1]以测量的绳长L为横坐标，为纵坐标，设小磁铁的重心到固定小磁铁悬线的距离为，可知单摆的摆长为，由单摆的周期公式可得 可知图线应为图线a。 [2]使用图像法处理数据测重力加速度，不规则小磁铁的重心不确定，由 可知图线的斜率不变，则测量值不变，因此这对测量结果没有影响，即否。 10. 某物理兴趣小组自制了图（a）所示的水果电池组，为测量该电池组的电动势和内阻，实验室提供了以下器材： A.待测水果电池组（E约为2.0V，r约为1000Ω） B.电流表A1（0~2mA，内阻约为20Ω） C.电流表A2（0~0.6A，内阻约为1Ω） D.电压表V1（0~3V，内阻约为1000Ω） E.电压表V2（0~15V，内阻约为5000Ω） F.滑动变阻器R1（0~10Ω） G.滑动变阻器R2（0~1500Ω） H.开关、导线各若干 他们选用图（b）的实验电路进行实验： （1）实验中电流表应选用___________，电压表应选用___________，滑动变阻器应选用___________（上述三空均填器材前代号）。 （2）根据实验电路连接实物，调节滑动变阻器滑片位置，记下多组电压表示数U与电流表示数I的数据，作出U-I图像如图（c）所示。根据图像和题中所给信息，该水果电池组的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω。（结果均保留3位有效数字）。 （3）实验过程中存在电表系统误差。在下面四幅图像中，虚线代表没有电表误差情况下的电压、电流真实值关系的图像，实线是根据测量数据绘出的图像，则下列选项中图像及文字描述都正确的是___________（填选项下面的字母）。 A. 表示电压为U1时通过电压表的电流 B. 表示电流为I1时电流表两端电压 C. 表示电压为U1时通过电压表的电流 D. 表示电流为I1时电流表两端电压 【答案】（1） ①. B ②. D ③. G （2） ①. 2.22~2.26 ②. （3）D 【解析】 【小问1详解】 [1]由于水果电池的短路电流约为2mA，则实验中电流表应选B； [2]电动势约为2V，则电压表应选D； [3]水果电池组内阻约为1000Ω，为了便于调节回路电流和电压，则滑动变阻器应选G。 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 结合图像可知，该水果电池组的电动势 内电阻为 【小问3详解】 AB．该实验的误差产生于电流表的内阻，而该电路对电动势的测量不会产生误差，由于考虑电流表内阻，则 可知考虑电表内阻影响时有误差时内阻测量值偏大，即实线应该过纵轴上同一点，且实线的斜率偏大，故AB错误； C．根据，图C中表示，故C错误； D．图D中表示电流I1时电流表两端电压，故D正确。 故选D。 四、计算题（共48分） 11. 如图（a）所示，门球又称槌球，比赛时以球槌击球，球过球门即可得分。如图（b）所示，某次比赛中完全相同的1号球、3号球与门洞恰好位于一条直线上，两球之间的距离l1=5m，3号球与球门之间的距离l2=2m。运动员用球槌水平打击1号球，使其获得向右的初速度v0=6m/s，经过一段时间后，该球以v1=4m/s的速度与3号球发生碰撞（碰撞时间极短），碰后1号球又向前运动了x=0.25m后停下来。已知两球质量均为m=0.25kg，将两球的运动视为一条直线上的滑动，并且两球与地面间的滑动摩擦因数µ相同，重力加速度g取10m/s2。 （1）求球与地面的动摩擦因数µ； （2）求两球碰撞过程1球对3球做的功W； （3）通过分析，判断3号球能否进门得分。 【答案】（1）0.4 （2）1.125J （3）3号球能够进门得分 【解析】 【小问1详解】 根据动能定理 解得 【小问2详解】 设球1碰后速度为v2，根据动能定理 解得 设球3碰后速度为v3，根据动量守恒定律 解得 根据动能定理知 解得 【小问3详解】 设3号球碰后运动的距离为x′，根据动能定理 解得 故3号球能够进门得分。 12. 游乐园的过山车因能够给游客带来刺激的体验而大受欢迎。为了保证过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，将磁性很强的磁铁安装在轨道上，正方形导体框安装在过山车底部。磁力刹车装置的工作原理可简化为如图所示的模型：质量m=5kg，边长L=2m、电阻R = 1.8Ω的单匝导体框abcd沿着倾角为θ的光滑斜面由静止开始下滑x0= 4.5m后，下边框bc进入匀强磁场区域时导体框开始减速，当上边框ad进入磁场时，导体框刚好开始做匀速直线运动。已知磁场的上、下边界与导体框的上、下边框平行，磁场的宽度也为L=2m，磁场方向垂直斜面向下、磁感应强度大小B =3T，，重力加速度大小g =10m/s2，求： （1）上边框ad进入磁场时，导体框的速度大小v； （2）下边框bc刚进入磁场时，导体框的加速度大小a0； （3）导体框从下边框bc进入磁场到上边框ad离开磁场的过程中产生的焦耳热为多少？ 【答案】（1）1m/s （2）20m/s2 （3）167.5J 【解析】 【小问1详解】 当导体框的上边框进入磁场时，下边框切割磁感线产生的感应电动势 导体框中的感应电流 导体框的下边框在磁场中受到的安培力大小 导体框刚好做匀速直线运动，根据受力平衡有 解得v=1m/s 【小问2详解】 导体框沿斜面由静止开始到下边框进入匀强磁场的过程中，根据机械能守恒定律有 当导体框的下边框进入磁场时，导体框的下边框在磁场中受到的安培力大小 对导体框受力分析﹐根据牛顿第二定律有 解得=20m/s2 【小问3详解】 根据能量守恒，导体框从下边框bc进入磁场到上边框ad离开磁场的过程中 13. 质谱仪是分析研究同位素的重要仪器。如图甲为某质谱仪的截面图，速度很小的带电粒子从O点进入电压为的加速电场，加速后经狭缝进入磁感应强度为的速度选择器，沿直线运动从狭缝S垂直直线边界MN进入磁分析器，速度与磁感应强度为的匀强磁场垂直，经偏转最终打在照相底片上。粒子质量为m、电荷量为q。不计粒子重力。求： （1）速度选择器中匀强电场的场强大小E； （2）和是互为同位素的原子核，若保持、、不变，改变E，原子核、沿直线通过速度选择器，最终打到照相底片的位置到狭缝S的距离之比为k，则、的质量之比； （3）某次实验，由于加速电场和速度选择器场强出现微小波动，并考虑狭缝S有一定的宽度且为d，使得粒子从S射出时速度大小在，方向与边界MN垂直线间的夹角范围为，如图乙所示，则粒子打在照相底片上沿MN方向的宽度为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）离子经过加速电场过程，根据动能定理有 离子在速度选择器中做匀速直线运动，则有 解得 （2）结合上述可知，离子进入偏转磁场时速度不变，离子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 粒子打到底片位置距离S间距为 结合上述解得 根据题意，和是互为同位素的原子核，电荷量大小相等，原子核、沿直线通过速度选择器，最终打到照相底片的位置到狭缝S的距离之比为k，可知 （3）结合上述可知，从S孔右端以垂直于边界射出的离子到达底片的距离最远，对该离子有 该离子打在底片的位置距离S孔右侧间距为 从S孔左端以与垂直于边界方向成夹角射出的离子到达底片的距离最近，对该离子有 该离子打在底片的位置距离S孔左侧间距为 离子打在底片上的宽度 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $