精品解析：湖南省多校2024-2025学年高二下学期3月联考物理试卷

2024-2025学年湖南省多校高二（下）联考物理试卷（3月） 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1. 如图所示为研究光电效应的实验装置，光电管的阴极K用某种金属制成。闭合开关S，用某种单色光照射阴极K时，微安表有示数。若只减弱该单色光的强度，则下列说法正确的是（　　） A. 微安表的示数变大 B. 该金属的逸出功变小 C. 逸出的光电子的最大初动能不变 D. 从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 2. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平道路上以加速度a向前做加速直线运动。货箱中石块B的质量为m，重力加速度为g，关于石块B周围与它接触的石块对石块B作用力的合力F，说法正确的是（　　） A. F的大小为ma B. F的大小为 C. 货车的加速度a越大，F的竖直分力越大 D. 货车的加速度a越大，F与水平方向的夹角越小 3. 时刻，质点O从平衡位置开始沿竖直方向做简谐运动，振动图像如图甲所示，其形成的简谐横波沿水平方向传播，a、b为介质中相距3m的两个质点，如图乙所示。某时刻a、b两质点恰好都经过平衡位置，且a、b间只有一个波峰。下列说法正确的是（　　） A. 时，质点O的加速度为零 B. 质点O的振动方程为 C. 内质点O运动的路程为40 cm D. 该简谐横波的传播速度大小可能为 4. a、b所在水平直线垂直于均匀带正电的正方形薄板所在平面，且通过板的几何中心O，a、b两点关于薄板对称，Oc垂直于ab连线且abc构成等边三角形。若在c点固定一点电荷，a点电场强度大小为E，方向垂直于ab连线，则下列说法正确的是（　　） A. c点点电荷带正电 B. 薄板上电荷在b点产生电场强度大小为 C. a、b两点的电势相等 D. a、b两点的电场强度大小相等、方向相反 5. 风洞通过人工产生和控制的气流，可以模拟物体周围气体的流动。在风洞实验室中，将质量为m的物体以大小为的初速度竖直向上抛出，该物体受到的空气阻力大小f与速率v成正比，比例系数为k，物体速度随时间变化的关系如图所示，在时刻速度为零，时刻落回抛出点，落回时速率为。已知物体上升的高度为h，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 物体上升和下落过程克服空气阻力所做的功相等 B. 物体上升过程所受空气阻力的冲量比下落过程的大 C. 物体上升过程所用的时间为 D. 物体从抛出到落回所用的时间为 6. 现代带电粒子设备常利用电场和磁场控制带电粒子的运动。如图所示，两竖直平行金属板AB间存在水平向右的匀强电场，水平金属板CD间存在竖直向上的匀强电场，CD右侧存在范围足够大、沿水平方向的匀强磁场，在磁场中沿CD的中心轴线方向放置足够长的粒子收集板P。一群质量为m、电荷量大小为q的带正电的粒子由静止开始，经AB之间的电场电压为加速后，沿CD的中心轴线方向进入偏转电场电压为，调节、的大小，使带电粒子均从金属板C的右边缘射出电场，再经磁场偏转后，所有粒子均能打在收集板P上。已知CD两板间距为d、板长为，匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 加速电压的最小值为 B. 调节、的大小，应使 C. 收集板P上所有位置均会收集到粒子 D. 带电粒子在磁场中运动时间可能为 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 7. 风力发电前景广阔，发电机的简化模型如图所示，矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动。已知矩形线框的匝数，面积，匀强磁场的磁感应强度大小为，线框转动的角速度。发电机与理想变压器原线圈相连，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈连在电路中的电阻。电流表为理想电表，不计线框的电阻，下列说法正确的是（　　） A. 副线圈电流的频率为50 Hz B. 线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流为零 C. 发电机输出电压的有效值为 D. 副线圈中的电流表A示数为 8. 2024年8月16日15时35分，我国在西昌卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号01组卫星发射升空。如图为卫星发射的示意图，首先将卫星发射到低空圆轨道a，然后在M点实施变轨经椭圆轨道b进入预定圆轨道c，已知卫星在圆轨道a、c的半径之比为。下列说法正确的是（　　） A. 卫星在M点加速，在N点减速 B. 卫星在轨道a与轨道b的运行周期比为 C. 卫星在轨道b过M点的速度小于在轨道c过N点的速度 D. 卫星在M点的加速度大于在N点的加速度 9. 如图所示，为一半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心，OABC构成正方形，图中阴影部分ABC为某种透明材料的横截面。在圆心O处放一激光发射器，发射器能够发出细光束OD垂直照射在圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从OA开始逆时针转过，激光在真空中的波长，在材料中的波长，光在真空中的速度大小为c，不考虑光线的多次反射。若透明材料对该激光的折射率为n，光束在旋转过程中，AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度为x，则（　　） A. B. C. D. 10. 如图甲所示，起重机从时刻由静止开始竖直向上提升某物体，从开始运动到刚获得最大速度过程中，物体速度的倒数和牵引力F的关系图像如图乙所示，整个过程时间持续9 s，获得的最大速度为，不计其他阻力，取重力加速度，以下说法正确的是（　　） A. 物体的质量为180kg B. 起重机牵引力的最大功率为15kW C. 物体做匀加速运动的时间为5s D. 物体在9 s内上升的高度为 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11. 某同学采用图甲所示的装置做“验证小球摆动过程中机械能守恒”的实验。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门。 请回答下列问题。 （1）用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球的直径________mm。 （2）某次实验中，测得O点与小球之间细线长度为L，初始位置细线与竖直方向的夹角为，小球通过光电门的时间为t，小球的质量为m，当地的重力加速度为g，小球从释放点运动到最低点过程中，重力势能的减少量为________，动能的增加量为________，若二者在误差允许范围内相等，则可验证机械能守恒。均用m、g、t、L、d、表示 （3）通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角，测出对应情况下小球通过光电门的时间t，作出图像，若图像为直线且斜率的绝对值________，则可验证机械能守恒。用m、g、t、L、d、表示 12. 李华同学查阅资料：某金属在内电阻值与摄氏温度t的关系为，其中为该金属在时的阻值，为温度系数为正值。李华同学设计图甲所示电路以测量该金属的电阻和值。可提供的实验器材有： A.干电池电动势约为，内阻不计 B.定值电阻阻值为 C.电阻箱最大阻值为 D滑动变阻器阻值范围 E.电流计量程，内阻 F.摄氏温度计 G.沸水和冷水各一杯 H.开关两个及导线若干 实验步骤如下： ①断开开关、，将滑动变阻器的滑片P置于a端，电阻箱调至阻值最大，将金属电阻置于沸水中； ②闭合开关，将滑片P调至合适位置，再反复调节电阻箱的阻值，最终使得闭合开关前、后电流计G的示数没有变化，记下此时电阻箱的示数R和温度t； ③多次将冷水倒一点到热水中，重复步骤②，可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。 （1）某次实验中，电阻箱的阻值，则对应金属电阻的阻值________。 （2）以电阻箱的示数R为纵轴，温度t为横轴，作出图像如图乙所示，则该金属电阻在时的阻值为________，温度系数为________。 （3）李华同学利用上述金属电阻制作高温报警器，其电路的一部分如图丙所示。图中，为直流电源电动势为10 V，内阻可忽略，当图中的输出电压达到或超过7 V时，便触发报警器图中未画出报警，则图中________选填“”或“”应使用金属电阻，若要求开始报警时环境温度为，另一固定电阻的阻值应为________。 四、计算题：本大题共3小题，共30分。 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质量为m的重物相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的阀门K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭阀门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。已知汽缸内气体内能变化量与温度变化量的关系式为，C为已知常数；环境温度为不变，，g为当地重力加速度，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，汽缸内气体的温度T； （2）从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中，汽缸内气体放出的热量Q。 14. 如图，在绝缘水平面上固定两根光滑平行金属导轨，左右两侧导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为3B和B，导轨间距分别为d和3d，已知导体棒PQ的电阻为R、长度为d，导体棒MN的电阻为3R、长度为3d，MN的质量是PQ的3倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间拴接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧，弹簧的劲度系数为k。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。已知当弹簧的形变量为x时，对应的弹性势能。求： （1）导体棒MN的速率为v时，导体棒PQ所受安培力的大小； （2）整个过程中，通过导体棒PQ的电荷量； （3）整个过程中，导体棒PQ产生的热量。 15. 如图所示，在足够大的光滑水平地面上，静置一质量为M、半径为R且圆弧面光滑的半圆弧槽。一质量为的小球从圆弧槽左端最高点A由静止释放，小球可视为质点，整个过程圆弧槽不翻转，重力加速度为g。以A点的初始位置为坐标原点，直径AC方向为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立直角坐标系xOy。 （1）求小球第一次运动到圆弧面右侧时，能够到达的最高处的位置坐标； （2）求小球运动的轨迹方程； （3）若小球从A点由静止释放前，地面上紧贴半圆弧槽左侧放有质量为的滑块与槽不粘连，求小球运动到最低点B处时速度大小的可能值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年湖南省多校高二（下）联考物理试卷（3月） 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1. 如图所示为研究光电效应的实验装置，光电管的阴极K用某种金属制成。闭合开关S，用某种单色光照射阴极K时，微安表有示数。若只减弱该单色光的强度，则下列说法正确的是（　　） A. 微安表的示数变大 B. 该金属的逸出功变小 C. 逸出的光电子的最大初动能不变 D. 从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 【答案】C 【解析】 【详解】A．减弱该单色光的强度，单位时间内入射光的光子数目减少，从金属表面逸出的光电子数目将减少，微安表的示数变小，故A错误； B．金属的逸出功由金属本身决定，所以保持不变，故B错误； C．根据光电效应方程 因为入射光的频率不变，可知光电子的最大初动能不变，故C正确； D．发生光电放应时，光电子的逸出几乎是瞬时的，与光照强度无关，故 D错误。 故选C。 2. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平道路上以加速度a向前做加速直线运动。货箱中石块B的质量为m，重力加速度为g，关于石块B周围与它接触的石块对石块B作用力的合力F，说法正确的是（　　） A. F的大小为ma B. F的大小为 C. 货车的加速度a越大，F的竖直分力越大 D. 货车的加速度a越大，F与水平方向的夹角越小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．石块B周围与它接触的石块对石块B作用力的合力F向前方偏上，根据牛顿第二定律和勾股定理得 解得 故AB错误； C．F的竖直分力与重力大小相等，保持不变，故C错误； D．设F与水平方向的夹角为，根据牛顿第二定律有 解得 可知货车加速度a越大，F与水平方向的夹角越小，故D正确。 故选D。 3. 时刻，质点O从平衡位置开始沿竖直方向做简谐运动，振动图像如图甲所示，其形成的简谐横波沿水平方向传播，a、b为介质中相距3m的两个质点，如图乙所示。某时刻a、b两质点恰好都经过平衡位置，且a、b间只有一个波峰。下列说法正确的是（　　） A. 时，质点O的加速度为零 B. 质点O的振动方程为 C. 内质点O运动的路程为40 cm D. 该简谐横波的传播速度大小可能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图甲可知，时，质点O处于最大位移处，加速度最大，A错误； B．由图甲可知，质点O的振幅和周期分别为、，则质点O的振动方程为 B错误； C．40s为10个周期，故路程 C错误； D．由于a、b两质点恰好都经过平衡位置，且a、b间只有一个波峰，则两质点之间的距离可能为、、 解得波长的可能值为、、，对应的波速可能值为、、 D正确。 故选D。 4. a、b所在水平直线垂直于均匀带正电的正方形薄板所在平面，且通过板的几何中心O，a、b两点关于薄板对称，Oc垂直于ab连线且abc构成等边三角形。若在c点固定一点电荷，a点电场强度大小为E，方向垂直于ab连线，则下列说法正确的是（　　） A. c点的点电荷带正电 B. 薄板上电荷在b点产生的电场强度大小为 C. a、b两点的电势相等 D. a、b两点的电场强度大小相等、方向相反 【答案】C 【解析】 【详解】A．a点电场强度方向垂直ab连线，正方形薄板带正电，则c点的点电荷带负电，故A错误； B．a点电场强度大小为E，方向垂直ab连线，则薄板上电荷在a点产生的电场强度大小为 根据对称性可知，薄板上电荷在b点产生电场强度大小为 故B错误； C．根据电势分布特点，可知a、b两点的电势相等，故C正确； D．根据电场线分布特点，可知a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，故D错误。 故选C。 5. 风洞通过人工产生和控制的气流，可以模拟物体周围气体的流动。在风洞实验室中，将质量为m的物体以大小为的初速度竖直向上抛出，该物体受到的空气阻力大小f与速率v成正比，比例系数为k，物体速度随时间变化的关系如图所示，在时刻速度为零，时刻落回抛出点，落回时速率为。已知物体上升的高度为h，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 物体上升和下落过程克服空气阻力所做的功相等 B. 物体上升过程所受空气阻力的冲量比下落过程的大 C. 物体上升过程所用的时间为 D. 物体从抛出到落回所用的时间为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意可知阻力 上升过程平均速度大，上升过程所受空气阻力的平均值较大，物体上升和下落过程位移大小相等，则上升过程克服阻力做功多，故A错误； B．物体上升过程所受空气阻力的冲量大小为 同理可知下降过程所受空气阻力的冲量大小为 即物体上升和下落过程所受空气阻力的冲量大小相等，故B错误； C．物体上升过程，根据动量定理，有 解得 故C错误； D．物体下降过程，根据动量定理，有 解得 故D正确。 故选D。 6. 现代带电粒子设备常利用电场和磁场控制带电粒子运动。如图所示，两竖直平行金属板AB间存在水平向右的匀强电场，水平金属板CD间存在竖直向上的匀强电场，CD右侧存在范围足够大、沿水平方向的匀强磁场，在磁场中沿CD的中心轴线方向放置足够长的粒子收集板P。一群质量为m、电荷量大小为q的带正电的粒子由静止开始，经AB之间的电场电压为加速后，沿CD的中心轴线方向进入偏转电场电压为，调节、的大小，使带电粒子均从金属板C的右边缘射出电场，再经磁场偏转后，所有粒子均能打在收集板P上。已知CD两板间距为d、板长为，匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 加速电压的最小值为 B. 调节、的大小，应使 C. 收集板P上所有位置均会收集到粒子 D. 带电粒子在磁场中运动的时间可能为 【答案】D 【解析】 【详解】B．设带电粒子经加速电场加速后的速度为，根据动能定理得 在偏转电场中做类平抛运动，水平方向有 垂直于金属板方向有 根据牛顿第二定律有 联立解得 故B错误； AC．设带电粒子进入磁场时速度方向与竖直方向的夹角为，根据几何关系有 解得 进入磁场时的速度大小为 当加速电压最小时，带电粒子的运动轨迹恰好与收集板相切，切点左侧收集不到粒子，设带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为 r，由几何关系得 由洛伦兹力提供向心力有 解得 故AC错误； D．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 带电粒子的运动轨迹恰好与收集板相切时，由几何关系知，此时在磁场中运动的时间最长，为 当半径无限大时，带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为 在磁场中运动的最短时间 故带电粒子在磁场中的运动时间范围为 故D正确。 故选D。 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 7. 风力发电前景广阔，发电机的简化模型如图所示，矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动。已知矩形线框的匝数，面积，匀强磁场的磁感应强度大小为，线框转动的角速度。发电机与理想变压器原线圈相连，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈连在电路中的电阻。电流表为理想电表，不计线框的电阻，下列说法正确的是（　　） A. 副线圈电流的频率为50 Hz B. 线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流为零 C. 发电机输出电压的有效值为 D. 副线圈中的电流表A示数为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．原、副线圈频率相同，均为 故A正确； B．线框平面与磁场方向平行时，磁通量最小，磁通量变化率最大。则流经线框电流最大，故B错误； C．发电机电动势的最大值 输出电压的有效值 故C正确； D．根据变压器原、副线圈电压与线圈匝数关系有 副线圈中的电流表A示数 故D错误。 故选AC。 8. 2024年8月16日15时35分，我国在西昌卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号01组卫星发射升空。如图为卫星发射的示意图，首先将卫星发射到低空圆轨道a，然后在M点实施变轨经椭圆轨道b进入预定圆轨道c，已知卫星在圆轨道a、c的半径之比为。下列说法正确的是（　　） A. 卫星在M点加速，在N点减速 B. 卫星在轨道a与轨道b的运行周期比为 C. 卫星在轨道b过M点的速度小于在轨道c过N点的速度 D. 卫星在M点的加速度大于在N点的加速度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．卫星由轨道a进入轨道b，即由低轨道进入高轨道，应在M点加速，同理，卫星由轨道b进入轨道c，应在N点加速，故A错误； B．由题意，则卫星在轨道a的半径与椭圆轨道b的半长轴之比为，由开普勒第三定律得 解得卫星在轨道a与轨道b的运行周期之比为 故B正确； C．根据 解得 因轨道a的半径小于轨道c的轨道半径，所以卫星在轨道a过M点的速度大于卫星在轨道c过N点的速度，又卫星从轨道a的M点应加速才能进入轨道b，故在轨道b过M点的速度大于在轨道a过M点的速度，综上可得在轨道b过M点的速度大于在轨道c过N点的速度，故C错误； D．根据 解得 因卫星在M点到地心的距离小于在N点到地心的距离，卫星在M点的加速度大于在N点的加速度，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示，为一半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心，OABC构成正方形，图中阴影部分ABC为某种透明材料的横截面。在圆心O处放一激光发射器，发射器能够发出细光束OD垂直照射在圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从OA开始逆时针转过，激光在真空中的波长，在材料中的波长，光在真空中的速度大小为c，不考虑光线的多次反射。若透明材料对该激光的折射率为n，光束在旋转过程中，AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度为x，则（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．设激光在材料中的传播速度为v，频率为f，由波长、频率和传播速度之间的关系有0f，f 又 联立解得 故 A正确，B错误； CD．设激光发生全反射时的临界角为C，则有 解得临界角 刚好不从AB、BC直接射出的光线如图所示 AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 10. 如图甲所示，起重机从时刻由静止开始竖直向上提升某物体，从开始运动到刚获得最大速度过程中，物体速度的倒数和牵引力F的关系图像如图乙所示，整个过程时间持续9 s，获得的最大速度为，不计其他阻力，取重力加速度，以下说法正确的是（　　） A. 物体的质量为180kg B. 起重机牵引力的最大功率为15kW C. 物体做匀加速运动的时间为5s D. 物体在9 s内上升的高度为 【答案】CD 【解析】 【详解】B．根据 可得 当物体速度从10m/s增加至12m/s的过程中，结合图线的斜率可得 解得 故B错误； A．速度最大时合外力为零，即牵引力等于物体重力，根据图像可知，在F=1500N时速度达到最大值，因此有 解得 故A错误； C．由图像可知起重机初始牵引力大小为，且匀加速结束时物体的速度大小为，根据牛顿第二定律，有 解得加速度 根据匀变速直线运动速度与时间的关系可得匀加速运动的时间 故C正确； D．根据题意，物体速度达到最大用时9s，而匀加速阶段用时5s，则可知，起重机以恒定功率运行的时间，根据动能定理 其中 解得 匀加速阶段位移 所以总位移 故D正确。 故选CD。 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11. 某同学采用图甲所示的装置做“验证小球摆动过程中机械能守恒”的实验。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门。 请回答下列问题。 （1）用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球的直径________mm。 （2）某次实验中，测得O点与小球之间细线的长度为L，初始位置细线与竖直方向的夹角为，小球通过光电门的时间为t，小球的质量为m，当地的重力加速度为g，小球从释放点运动到最低点过程中，重力势能的减少量为________，动能的增加量为________，若二者在误差允许范围内相等，则可验证机械能守恒。均用m、g、t、L、d、表示 （3）通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角，测出对应情况下小球通过光电门的时间t，作出图像，若图像为直线且斜率的绝对值________，则可验证机械能守恒。用m、g、t、L、d、表示 【答案】（1） （2） ①. ②. （3） 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺的读数等于主尺读数和游标尺读数之和，且游标尺的分度值为，所以小球的直径 【小问2详解】 [1]由题意可知小球从释放点运动到最低点过程中，重力势能的减少量 [2]动能的增加量 由于小球直径较小，且通过光电们时的时间较短，因此可以用时间t内小球的平均速度来近似表示其通过光电门时的好时速度，即 则有 【小问3详解】 若机械能守恒，则应有 即 整理可得 可知图像斜率的绝对值 12. 李华同学查阅资料：某金属在内电阻值与摄氏温度t的关系为，其中为该金属在时的阻值，为温度系数为正值。李华同学设计图甲所示电路以测量该金属的电阻和值。可提供的实验器材有： A.干电池电动势约为，内阻不计 B.定值电阻阻值为 C.电阻箱最大阻值为 D.滑动变阻器阻值范围 E.电流计量程，内阻 F.摄氏温度计 G.沸水和冷水各一杯 H.开关两个及导线若干 实验步骤如下： ①断开开关、，将滑动变阻器的滑片P置于a端，电阻箱调至阻值最大，将金属电阻置于沸水中； ②闭合开关，将滑片P调至合适位置，再反复调节电阻箱的阻值，最终使得闭合开关前、后电流计G的示数没有变化，记下此时电阻箱的示数R和温度t； ③多次将冷水倒一点到热水中，重复步骤②，可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。 （1）某次实验中，电阻箱的阻值，则对应金属电阻的阻值________。 （2）以电阻箱的示数R为纵轴，温度t为横轴，作出图像如图乙所示，则该金属电阻在时的阻值为________，温度系数为________。 （3）李华同学利用上述金属电阻制作高温报警器，其电路的一部分如图丙所示。图中，为直流电源电动势为10 V，内阻可忽略，当图中的输出电压达到或超过7 V时，便触发报警器图中未画出报警，则图中________选填“”或“”应使用金属电阻，若要求开始报警时环境温度为，另一固定电阻的阻值应为________。 【答案】（1） （2） ①. ②. （3） ①. ②. 60 【解析】 【小问1详解】 闭合开关前、后电流计G的示数没有变化，则电流计G中的电流与的电流相等，R中的电流与中的电流相等，与Rt两端的电压相等，电流计G与R两端的电压相等，可得金属电阻的阻值 某次实验中，电阻箱的阻值，则对应金属电阻的阻值 【小问2详解】 [1][2]由图乙得 则  该金属电阻在时，， 又 解得 【小问3详解】 [1][2]高温报警器要求两端电压随温度升高面增大，而金属电阻的阻值随温度升高而增大，分得的电压也增大，因此应使用金属电阻；根据可知，金属电阻在时阻值为，报警时有 解得 四、计算题：本大题共3小题，共30分。 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质量为m的重物相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的阀门K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭阀门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。已知汽缸内气体内能变化量与温度变化量的关系式为，C为已知常数；环境温度为不变，，g为当地重力加速度，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，汽缸内气体温度T； （2）从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中，汽缸内气体放出的热量Q。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 阀门K密闭时，大气压强为，重物稳定在距地面处时，根据平衡条件有 解得气体压强 根据理想气体状态方程有 解得 【小问2详解】 气体内能的变化量 外界对气体做功 根据热力学第一定律有 解得 14. 如图，在绝缘水平面上固定两根光滑平行金属导轨，左右两侧导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为3B和B，导轨间距分别为d和3d，已知导体棒PQ的电阻为R、长度为d，导体棒MN的电阻为3R、长度为3d，MN的质量是PQ的3倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间拴接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧，弹簧的劲度系数为k。释放弹簧后两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。已知当弹簧的形变量为x时，对应的弹性势能。求： （1）导体棒MN的速率为v时，导体棒PQ所受安培力的大小； （2）整个过程中，通过导体棒PQ的电荷量； （3）整个过程中，导体棒PQ产生的热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设任意时刻回路中电流为I，则 PQ受安培力 MN受安培力 两棒所受安培力大小相等、方向相反，则两棒组成的系统所受合外力为零，动量守恒，设PQ质量为m，则MN质量为3m，当MN速率为 v时，有 解得PQ的速率 回路中的感应电流 解得 解得 【小问2详解】 两棒最终停止时弹簧处于原长状态，此时两棒间距增加了 L，由动量守恒可得 其中 可得最终PQ位置向左移动 MN位置向右移动 则回路磁通量改变量 通过导体棒PQ的电荷量 解得 【小问3详解】 经分析释放弹簧过程中系统能量守恒，弹簧弹性势能全部转化为系统的焦耳热，则有 导体棒PQ产生的热量 解得 15. 如图所示，在足够大的光滑水平地面上，静置一质量为M、半径为R且圆弧面光滑的半圆弧槽。一质量为的小球从圆弧槽左端最高点A由静止释放，小球可视为质点，整个过程圆弧槽不翻转，重力加速度为g。以A点的初始位置为坐标原点，直径AC方向为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立直角坐标系xOy。 （1）求小球第一次运动到圆弧面右侧时，能够到达的最高处的位置坐标； （2）求小球运动的轨迹方程； （3）若小球从A点由静止释放前，地面上紧贴半圆弧槽左侧放有质量为的滑块与槽不粘连，求小球运动到最低点B处时速度大小的可能值。 【答案】（1） （2） （3）vm1或 【解析】 【小问1详解】 假设小球第一次运动到圆弧面右侧时能够到达的最高处与A的竖直高度差为h，此时圆弧槽、小球速度相等，设为v，根据水平方向由动量守恒，有 由机械能守恒，有 解得， 说明小球恰能运动到与A等高处，且此时圆弧槽、小球速度均为0。设某一时刻小球水平分速度为，圆速度为，对圆弧槽、小球，水平方向由动量守恒，有 经过一小段时间，有 设从释放到小球第一次运动到圆弧面右侧到达最高处的过程，小球及圆弧槽对地的位移分别为、，变形可得 又有 解得 可得小球第一次运动到圆弧面右侧时能够到达的最高处的位置坐标为。 【小问2详解】 设某一时刻小球的位置坐标为，圆弧面圆心P的坐标为，有 此时小球到圆心距离仍为R，有 可得 【小问3详解】 小球从释放到第一次运动到最低点B的过程，圆弧槽向左加速，圆弧槽和滑块没有分开，小球第一次运动到最低点 B时，圆弧槽与滑块向左的速度达到最大。设此时小球的速度为，圆弧槽与滑块的速度为，水平方向动量守恒，有m 系统机械能守恒，有 解得， 之后圆弧槽和滑块分离，不再接触。设小球再运动到最低点B处时小球及圆弧槽速度分别为、，小球与圆弧槽水平方向动量守恒，有m vm 小球与圆弧槽机械能守恒，有2 可得vm1或 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$