精品解析：2025届福建省福州第三中学高三下学期模拟预测物理试题

福州三中2024-2025学年第二学期高三第十二次质量检查 物理试卷 考试时间：75分钟满分：100分 出卷人：林华伟 审核人：邱晓峰 一、单选题：本大题共4小题，共16分。 1. 下列关于光的说法合理的是（　　） A. 图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 B. 图乙是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑” C. 图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波 D. 图丁是空气中双缝干涉原理图，若到S1、S2（S1、S2到S等距）的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹中心 2. 将不带电的金属球靠近带正电的金属球，系统达到静电平衡状态后，纸面内的电场线和等势面分布如图所示，两点关于金属球的连线对称，为金属球外表面的两点，下列说法正确的是（　　） A. 金属球B左侧带正电 B. 点与点电场强度相同 C. 间的电势差与间的电势差相等 D. 将带正电的试探电荷从点移到点，电势能增加 3. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图象，则（　　） A. 在时，质点的速度方向为轴正方向 B. 质点简谐运动的表达式为 C. 从到，该波沿轴正方向传播了 D. 从到，质点通过的路程为 4. 如图所示，倾角为的固定光滑斜面上有两个质量均为的物块A、B，物块A通过劲度系数为的轻弹簧拴接在斜面底端的固定挡板上，物块通过一根跨过定滑轮的细线与物块C相连，物块C的质量为，弹簧、细线均与斜面平行。初始时，用手托住物块C，使细线恰好伸直但无拉力，释放物块C，物块A、B分离时，滑块C恰好落地。重力加速度大小为，不计滑轮质量及摩擦，忽略空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，下列说法错误的是（　　） A. 初始时，弹簧的压缩量为 B. 物块A、B分离时，弹簧弹力等于 C. 从开始到物块A、B分离的过程中，物块A、B的速度先增大后减小 D. 从开始到物块A、B分离的过程中，物块A、B的加速度一直减小 二、双选题：本大题共4小题，共24分。 5. 在电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为。电梯运动过程中的某一段时间内该同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内，下列说法正确的是（取）（　　） A. 该同学失重，所受的重力变小 B. 电梯可能竖直向上运动 C. 该同学对体重计的压力小于体重计对他的支持力 D. 电梯的加速度大小为，方向竖直向下 6. 月球探测器返回舱为了安全带回样品，采用了类似打“水漂”多段减速技术。如图所示，用虚线球面表示地球大气层边界，边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从点滑入大气层，然后经点从c点“跳出”，经点后再从点“跃入”。点为轨迹最高点，距离地面高度为，已知地球表面重力加速度为，地球半径为。则下列分析正确的是（　　） A. 三点的速率满足 B. 返回舱在点有竖直向下的加速度分量 C. 返回舱在点时的角速度小于 D. 点加速度大小等于 7. 某地的机动车出入口采用如图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，M、为横杆的两个端点。某天中午快递员将快递袋子挂在了校门口道闸的横杆上，在道闸抬起过程中，快递袋始终与横杆保持相对静止，且杆始终水平，此过程中杆绕点从水平方向匀速转动到接近竖直方向。若快递袋可视为质点，与横杆之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转动杆长度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 点线速度大小大于点线速度大小 B. 点的加速度始终沿方向 C. 两点都在做匀速圆周运动 D. 快递袋能够与横杆保持相对静止一起运动的最大速率 8. 如图所示为使用直流电动机提升重物的示意图，间距为的平行导轨固定在水平面内，导轨左端接有电动势为，内阻为的直流电源，导轨电阻不计，质量为M、电阻为、长为的导体棒垂直导轨放置，其中心通过绝缘细线绕过固定光滑轻质定滑轮后与静止在地面上的质量为的重物相连，此时细线恰好伸直且无拉力，导体棒。与滑轮间的细线水平。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。已知导体棒距离导轨左端足够远，重物上升过程中不会碰到定滑轮，重力加速度为，不计一切摩擦。闭合开关S后，导体棒向左运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S瞬间细线中的拉力大小为 B. 导体棒最终的速度大小为 C. 导体棒匀速运动时直流电源的输出功率为 D. 从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，安培力对导体棒所做的功等于导体棒与重物组成的系统增加的机械能 三、填空题：本大题共3小题，每空1分共9分。 9. 如图所示，是两种单色光射入正六边形冰晶，则冰晶对单色光的折射率______（填“大于”或“小于”）冰晶对单色光的折射率，单色光在冰晶中的传播速度比单色光在冰晶中的传播速度______（填“大”或“小”）。如果让太阳光从冰晶射向空气，逐渐增大入射角，则两种单色光中，单色光______（填“a”，或“b”）更容易发生全反射。 10. 如图甲所示图像，一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中，单位体积中的气体分子数目______（选填“增大”“减小”或不变”），状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态对应的是______（选填“①””或“②”）。在和的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J，在和的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为______。 11. 如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，匝数100匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为______V，交流电压表的示数为______V；从图示位置起，转过过程中，通过线圈截面的电荷量为______C； 四、实验题：本大题共2小题，共13分。 12. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。 （1）在探究向心力与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。 A. B. C. D. （2）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，某同学设计了如图乙所示的实验装置电动机带动转轴匀速转动；端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，端固定一宽度为。的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为； ③启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数和挡光时间。 （a）小钢球转动的角速度______（用表示）； （b）该同学为了探究向心力大小与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______。（结果保留2位有效数字） 13. 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小，提供的器材如下： A.压敏电阻，无压力时阻值 B.滑动变阻器，最大阻值约为 C.滑动变阻器，最大阻值约为 D.灵敏电流计，量程，内阻为 E.电压表V，量程，内阻约为 F.直流电源，电动势为3V，内阻很小 G.开关S，导线若干 （1）滑动变阻器应选用______（选填“”或“”），实验电路图应选用______（选填“图1”，或“图2”）。 （2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要______（选填“串联”或“并联”）一个电阻，______。（保留两位有效数字） （3）多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图3所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值。由图线可知，压力越大，压敏电阻的阻值______（选填“越大”或“越小”）。 （4）若利用图4所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若，则应标在电压值______（选填“大”或“小”）的刻度上。请分析表示物体质量的示数是否随刻度均匀变化，并说明理由______。 五、计算题：本大题共3小题，共38分。 14. 如图，在有圆孔的水平支架上放置一物块，玩具子弹从圆孔下方竖直向上击中物块中心并穿出，穿出后物块和子弹上升的最大高度分别为和。已知子弹的质量为，物块的质量为，重力加速度大小为；在子弹和物块上升过程中，子弹所受阻力忽略不计，物块所受阻力大小为自身重力的。子弹穿过物块时间很短，不计物块厚度的影响，求： （1）子弹击中物块前瞬间的速度大小： （2）子弹从击中物块到穿出过程中，系统损失的机械能； （3）若子弹穿过物块时间，求子弹对物块的平均作用力大小。 15. 2024年6月13日消息，中国环流三号”项目，在国际上首次发现并实现了一种先进磁场结构，对提升核聚变装置的控制运行能力具有重要意义。中国环流三号”是我国自主设计建造的规模最大、参数最高的先进磁约束托卡马克装置，被誉为新一代人造太阳。磁约束即用磁场来约束等离子体中带电粒子的运动。某一磁约束装置如图所示，现有一个环形区域，其截面内圆半径，外圆半径，圆心均为O点。环形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，已知磁感应强度大小为B。A点为内圆右侧上一点，从A点可向各个方向发射质量为、电荷量为的带正电粒子以不同速度垂直射入磁场，不计粒子重力，且不考虑粒子之间的相互作用力。【答案可用含根号与的表达式表示】 （1）若带电粒子在沿相切与内圆向上的方向射入磁场，刚好不穿越外圆边界，求粒子的速度大小； （2）若带电粒子沿着OA方向垂直射入磁场，刚好不穿越外圆边界，求粒子速度大小； （3）求带电粒子以（2）中的速度从A点射入磁场到再次返回A点时所需的时间。 16. 如图所示，质量长度的木板A放置在水平地面上，左端静置一个质量的物块B，物块与木板之间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数。在木板的右侧有一半径的竖直光滑半圆细管道，末端切线水平且固定在底座C的最左端，底座C和细管道的总质量，底座的高度与木板等高，与地面间的摩擦可忽略。现用向右的水平力作用于物块上，当物块到达木板最右端时撤掉力，撤掉力的瞬间木板恰好与底座发生弹性碰撞，物块滑到底座上并进入细管道，物块从细管道最低点运动到管道顶端最高点的时间为，物块运动到细管道最高点时离地面的高度为。物块视为质点，重力加速度取。求： （1）力作用的时间； （2）物块到达细管道最高点时，管道对物块的弹力；（结果保留三位有效数字） （3）最终物块落地点到木板右边的距离S。（结果保留三位有效数字） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 福州三中2024-2025学年第二学期高三第十二次质量检查 物理试卷 考试时间：75分钟满分：100分 出卷人：林华伟 审核人：邱晓峰 一、单选题：本大题共4小题，共16分。 1. 下列关于光的说法合理的是（　　） A. 图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 B. 图乙是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑” C. 图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波 D. 图丁是空气中双缝干涉原理图，若到S1、S2（S1、S2到S等距）的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹中心 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，利用的是光在内芯中发生全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大，故A错误； B．图乙是“牛顿环”，一种薄膜干涉现象，不是“泊松亮斑”， “泊松亮斑”是圆盘衍射，故B错误； C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的亮度将明、暗交替变化，即偏振现象，只有横波才有偏振现象，表明光波是横波，故C错误； D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，即为波长的整数倍，说明P1点是振动加强的点，即P1处是亮条纹，故D正确。 故选D。 2. 将不带电的金属球靠近带正电的金属球，系统达到静电平衡状态后，纸面内的电场线和等势面分布如图所示，两点关于金属球的连线对称，为金属球外表面的两点，下列说法正确的是（　　） A. 金属球B左侧带正电 B. 点与点电场强度相同 C. 间的电势差与间的电势差相等 D. 将带正电的试探电荷从点移到点，电势能增加 【答案】C 【解析】 【详解】A．金属球A带正电，由静电感应原理可知，金属球B左侧带负电，右侧带正电，A错误； B．由对称性，a点与b点电场强度大小相等，方向不同，B错误； C．达到静电平衡状态的导体是等势体，可知c点的电势与d点的电势相等，间的电势差与间的电势差相等，C正确； D．沿电场方向电势降低，由题图可知，a点的电势高于f点的电势，则将带正电的试探电荷从a点移到f点，电场力做正功，电势能减少，D错误。 故选C。 3. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图象，则（　　） A. 在时，质点的速度方向为轴正方向 B. 质点简谐运动的表达式为 C. 从到，该波沿轴正方向传播了 D. 从到，质点通过的路程为 【答案】A 【解析】 【详解】A．由振动图象知，时，处于平衡位置向下振动，根据上下坡法知，波沿轴负方向传播，当时，即在开始经过，质点在平衡位置以下向上振动，即速度方向沿轴正方向，故A正确： B．该波的圆频率 则质点简谐运动的表达式为 故B错误： C．根据题图可知波长为 周期 则波速 从到，该波沿轴负方向传播的距离 故C错误； D．由于点不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过，即经过个周期，质点经历的路程不等于3A，即，故D错误。 故选A。 4. 如图所示，倾角为的固定光滑斜面上有两个质量均为的物块A、B，物块A通过劲度系数为的轻弹簧拴接在斜面底端的固定挡板上，物块通过一根跨过定滑轮的细线与物块C相连，物块C的质量为，弹簧、细线均与斜面平行。初始时，用手托住物块C，使细线恰好伸直但无拉力，释放物块C，物块A、B分离时，滑块C恰好落地。重力加速度大小为，不计滑轮质量及摩擦，忽略空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，下列说法错误的是（　　） A. 初始时，弹簧的压缩量为 B. 物块A、B分离时，弹簧弹力等于 C. 从开始到物块A、B分离的过程中，物块A、B的速度先增大后减小 D. 从开始到物块A、B分离的过程中，物块A、B的加速度一直减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．初始时，细线对物块B的作用力为零，物块A、B整体受力平衡，有 解得 故A正确； B．物块A、B刚分离时，物块A、B之间的相互作用力为0，且物块A、B的加速度相同，分别对物块A、B、C受力分析，由牛顿第二定律，对物块A有 对物块B有 对物块C有 解得 故B正确； C．从开始到物块A、B刚分离的过程中，物块A、B一起随C运动，由于C从静止开始一直做加速运动，则A、B也一直加速，故C错误； D．对整体分析根据牛顿第二定律 随着运动，弹力逐渐减小，所以加速度也逐渐减小到0，故D正确。 本题选说法错误项，故选C。 二、双选题：本大题共4小题，共24分。 5. 在电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为。电梯运动过程中的某一段时间内该同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内，下列说法正确的是（取）（　　） A. 该同学失重，所受的重力变小 B. 电梯可能竖直向上运动 C. 该同学对体重计的压力小于体重计对他的支持力 D. 电梯的加速度大小为，方向竖直向下 【答案】BD 【解析】 【详解】D．由题意可知该同学的质量为，现在读数为，则可知此时该同学对体重计的压力大小为 根据牛顿第三定律可知体重计对该同学的支持力大小为，以竖直向下为正方向 根据牛顿第二定律有 解得，方向竖直向下，故D正确； A．由于加速度方向竖直向下，则在这段时间内处于失重状态，但他的重力没有改变，故A错误； B．由于加速度方向竖直向下，则运动方向可能向上减速，也可能向下加速，故B正确； C．该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力是作用力与反作用力的关系，大小相等，故C错误。 故选BD。 6. 月球探测器返回舱为了安全带回样品，采用了类似打“水漂”多段减速技术。如图所示，用虚线球面表示地球大气层边界，边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从点滑入大气层，然后经点从c点“跳出”，经点后再从点“跃入”。点为轨迹最高点，距离地面高度为，已知地球表面重力加速度为，地球半径为。则下列分析正确的是（　　） A. 三点的速率满足 B. 返回舱在点有竖直向下的加速度分量 C. 返回舱在点时的角速度小于 D. 点加速度大小等于 【答案】CD 【解析】 【详解】A．返回舱从点滑入大气层经点到达。点的过程，由于有空气阻力做负功，返回舱的动能减小，故有 从点经点后达到点的过程，不受空气阻力作用，返回舱在该过程机械能守恒，而点和点高度相等，返回舱在两点的重力势能相等，故有 所以 故A错误； B．返回舱由运动到再到的过程中，做曲线运动，合力的方向应指向轨迹的凹侧，所以返回舱在点有向上的加速度分量，故B错误； C．若返回舱过点所在的圆轨道做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力 在地球表面，忽略地球自转，万有引力等于重力有 联立可得 实际上，返回舱经过点的速度 根据线速度与角速度的关系可得 故C正确； D．在点只受到万有引力大小，所以由 根据牛顿第二定律 可得 D正确。 故选CD。 7. 某地的机动车出入口采用如图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，M、为横杆的两个端点。某天中午快递员将快递袋子挂在了校门口道闸的横杆上，在道闸抬起过程中，快递袋始终与横杆保持相对静止，且杆始终水平，此过程中杆绕点从水平方向匀速转动到接近竖直方向。若快递袋可视为质点，与横杆之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转动杆长度为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 点线速度大小大于点线速度大小 B. 点的加速度始终沿方向 C. 两点都在做匀速圆周运动 D. 快递袋能够与横杆保持相对静止一起运动的最大速率 【答案】CD 【解析】 【详解】AC．两点相对静止，运动状态相同，线速度大小相同，均做匀速圆周运动，A错误，C正确； B．由前分析知，点加速度始终和方向平行（即和点加速度同向），B错误： D．设快递袋质量为，做圆周运动时向心加速度和水平方向夹角为，如图所示 由 又 联立得 其中 由数学知识可知，最大值为，D正确。 故选CD。 8. 如图所示为使用直流电动机提升重物的示意图，间距为的平行导轨固定在水平面内，导轨左端接有电动势为，内阻为的直流电源，导轨电阻不计，质量为M、电阻为、长为的导体棒垂直导轨放置，其中心通过绝缘细线绕过固定光滑轻质定滑轮后与静止在地面上的质量为的重物相连，此时细线恰好伸直且无拉力，导体棒。与滑轮间的细线水平。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。已知导体棒距离导轨左端足够远，重物上升过程中不会碰到定滑轮，重力加速度为，不计一切摩擦。闭合开关S后，导体棒向左运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S瞬间细线中的拉力大小为 B. 导体棒最终的速度大小为 C. 导体棒匀速运动时直流电源的输出功率为 D. 从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，安培力对导体棒所做的功等于导体棒与重物组成的系统增加的机械能 【答案】BD 【解析】 【详解】A．闭合开关瞬间，回路中的电流为 导体棒所受安培力 对导体棒和重物整体受力分析，根据牛顿第二定律 对重物分析，根据牛顿第二定律 解得 A错误； B．导体棒向左运动时会产生与直流电源相反的感应电动势，初始，导体棒向左加速运动，随着导体棒速度的增大，回路中的电流减小，根据牛顿第二定律可知，导体棒向左做加速度减小的加速运动，最终达到匀速，设稳定时导体棒的速度大小为，则回路中的电流 由 解得 B正确； C．根据B选项可得 导体棒匀速运动时直流电源的输出功率为 故C错误； D．重物从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，对导体棒和重物组成的整体，只有安培力和重物的重力做功，由功能关系可知，安培力对导体棒所做的功等于导体棒和重物组成的系统增加的机械能，D正确。 故选BD。 三、填空题：本大题共3小题，每空1分共9分。 9. 如图所示，是两种单色光射入正六边形冰晶，则冰晶对单色光的折射率______（填“大于”或“小于”）冰晶对单色光的折射率，单色光在冰晶中的传播速度比单色光在冰晶中的传播速度______（填“大”或“小”）。如果让太阳光从冰晶射向空气，逐渐增大入射角，则两种单色光中，单色光______（填“a”，或“b”）更容易发生全反射。 【答案】 ①. 小于 ②. 大 ③. b 【解析】 【详解】[1]光从空气斜射到冰晶上，由题图可知，单色光偏折较大，单色光偏折较小，所以此冰晶对单色光的折射率小于对单色光的折射率； [2]根据可知单色光在冰晶中的传播速度比单色光在冰晶中的传播速度大； [3]根据知单色光的临界角较小，所以单色光比单色光更容易发生全反射。 10. 如图甲所示图像，一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中，单位体积中的气体分子数目______（选填“增大”“减小”或不变”），状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态对应的是______（选填“①””或“②”）。在和的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J，在和的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为______。 【答案】 ①. 增大 ②. ② ③. -8 【解析】 【详解】[1]由图可知，的过程中气体的体积减小，所以单位体积中的气体分子数目增大。 [2]根据理想气体的状态方程可知， 气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度升高时，最大速率向速率较大的方向移动，但与坐标轴围成的面积不变，故，所以状态对应的是②。 [3]在气体完成一次循环后的内能与开始时是相等的，所以内能不变，即 由题意可知，和的过程中，气体放出的热量分别为和，在和的过程中气体吸收的热量分别为和，则吸收的热量 由热力学第一定律得 解得 即气体完成一次循环外界对气体所做的功是。 11. 如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，匝数100匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为______V，交流电压表的示数为______V；从图示位置起，转过过程中，通过线圈截面的电荷量为______C； 【答案】 ①. 7.5 ②. ③. 0.15 【解析】 【详解】[1]产生的感应电动势最大值为 [2]根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为 电流的有效值为 电压表的示数为 [3]从图示位置起，转过过程中，平均电动势为 通过线圈截面的电荷量为 四、实验题：本大题共2小题，共13分。 12. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。 （1）在探究向心力与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。 A. B. C. D. （2）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，某同学设计了如图乙所示的实验装置电动机带动转轴匀速转动；端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，端固定一宽度为。的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为； ③启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数和挡光时间。 （a）小钢球转动的角速度______（用表示）； （b）该同学为了探究向心力大小与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______。（结果保留2位有效数字） 【答案】（1）B （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 根据 可知小球的角速度之比为 装置靠皮带传动，变速塔轮的线速度相同，根据 可得皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为 故选B。 【小问2详解】 （a）[1]小钢球转动的角速度 （b）[2]根据并结合图像可得 已知小钢球球心与转轴的距离为 则小钢球的质量 13. 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小，提供的器材如下： A.压敏电阻，无压力时阻值 B.滑动变阻器，最大阻值约为 C.滑动变阻器，最大阻值约为 D.灵敏电流计，量程，内阻为 E.电压表V，量程，内阻约为 F.直流电源，电动势为3V，内阻很小 G.开关S，导线若干 （1）滑动变阻器应选用______（选填“”或“”），实验电路图应选用______（选填“图1”，或“图2”）。 （2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要______（选填“串联”或“并联”）一个电阻，______。（保留两位有效数字） （3）多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图3所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值。由图线可知，压力越大，压敏电阻的阻值______（选填“越大”或“越小”）。 （4）若利用图4所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若，则应标在电压值______（选填“大”或“小”）的刻度上。请分析表示物体质量的示数是否随刻度均匀变化，并说明理由______。 【答案】（1） ①. ②. 图1 （2） ①. 并联 ②. 2.7 （3）越小 （4） ①. 较小 ②. 物体质量与电压不是线性关系，因此物体质量示数随刻度不是均匀变化 【解析】 【小问1详解】 [1][2]要求误差较小，所以需要选择电压调节范围较大，即滑动变阻器采用分压式连接，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器：根据题意确定滑动变阻器的接法，然后选择实验电路图图1。 【小问2详解】 [1][2]扩大电流表量程需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律 求出并联电阻阻值 【小问3详解】 由图3所示图象可知，随压力增大，增大而不变，则变小，即压力越大，压敏电阻的阻值越小； 【小问4详解】 [1][2]若，则压敏电阻受到的压力，压敏电阻阻值，电压表测压敏电阻两端电压，电阻越小电阻分压越小，则，即应标在电压值较小的刻度上：物体质量与电压不是线性关系，因此物体质量示数随刻度不是均匀变化。 五、计算题：本大题共3小题，共38分。 14. 如图，在有圆孔的水平支架上放置一物块，玩具子弹从圆孔下方竖直向上击中物块中心并穿出，穿出后物块和子弹上升的最大高度分别为和。已知子弹的质量为，物块的质量为，重力加速度大小为；在子弹和物块上升过程中，子弹所受阻力忽略不计，物块所受阻力大小为自身重力的。子弹穿过物块时间很短，不计物块厚度的影响，求： （1）子弹击中物块前瞬间的速度大小： （2）子弹从击中物块到穿出过程中，系统损失的机械能； （3）若子弹穿过物块时间，求子弹对物块的平均作用力大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据运动学公式， 对物快根据牛顿第二定律 子弹射穿木块过程由动量守恒定律有 解得 【小问2详解】 子弹从击中物块到穿出过程中，系统损失的机械能 【小问3详解】 以向上为正方向，子弹从击中物块到穿出过程中，对子弹有动量定理得 代入得 15. 2024年6月13日消息，中国环流三号”项目，在国际上首次发现并实现了一种先进磁场结构，对提升核聚变装置的控制运行能力具有重要意义。中国环流三号”是我国自主设计建造的规模最大、参数最高的先进磁约束托卡马克装置，被誉为新一代人造太阳。磁约束即用磁场来约束等离子体中带电粒子的运动。某一磁约束装置如图所示，现有一个环形区域，其截面内圆半径，外圆半径，圆心均为O点。环形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，已知磁感应强度大小为B。A点为内圆右侧上一点，从A点可向各个方向发射质量为、电荷量为的带正电粒子以不同速度垂直射入磁场，不计粒子重力，且不考虑粒子之间的相互作用力。【答案可用含根号与的表达式表示】 （1）若带电粒子在沿相切与内圆向上的方向射入磁场，刚好不穿越外圆边界，求粒子的速度大小； （2）若带电粒子沿着OA方向垂直射入磁场，刚好不穿越外圆边界，求粒子速度大小； （3）求带电粒子以（2）中的速度从A点射入磁场到再次返回A点时所需的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知当粒子从点与内圆相切向上射入磁场，轨迹恰好与外圆相切，如图甲 根据几何关系有 解得 洛伦兹力提供带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有 则 【小问2详解】 当带电粒子以某一速度射入磁场时，粒子的运动轨迹恰好与外圆相切，此时粒子不穿过外圆边界，如图乙所示 根据几何关系有 解得 洛伦兹力提供带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有 解得 【小问3详解】 带电粒子以速度射入磁场中时，根据几何关系有 解得 故其运动轨迹如图丙所示 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期为 带电粒子在磁场中运动的圆心角为，第一次回到点在磁场中运动的时间为 带电粒子在磁场外做匀速直线运动，第一次回到点在磁场外所用的时间为 带电粒子从点进入磁场到其第一次回到该点所需要的时间 解得 16. 如图所示，质量长度的木板A放置在水平地面上，左端静置一个质量的物块B，物块与木板之间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数。在木板的右侧有一半径的竖直光滑半圆细管道，末端切线水平且固定在底座C的最左端，底座C和细管道的总质量，底座的高度与木板等高，与地面间的摩擦可忽略。现用向右的水平力作用于物块上，当物块到达木板最右端时撤掉力，撤掉力的瞬间木板恰好与底座发生弹性碰撞，物块滑到底座上并进入细管道，物块从细管道最低点运动到管道顶端最高点的时间为，物块运动到细管道最高点时离地面的高度为。物块视为质点，重力加速度取。求： （1）力作用的时间； （2）物块到达细管道最高点时，管道对物块的弹力；（结果保留三位有效数字） （3）最终物块落地点到木板右边的距离S。（结果保留三位有效数字） 【答案】（1）1s （2），方向竖直向上 （3）2.35m 【解析】 【小问1详解】 对物块B受力分析 解得 对木板A受力分析 设物块B到达木板A右端的时间为，在时间内木板的位移 在时间内物块B的位移 因为 解得 【小问2详解】 1s时，木板A的速度 1s时，物块的速度 木板A与底座C发生弹性碰撞，由动量守恒 由系统机械能守恒 解得 木板B从圆弧轨道最低点运动到最高点过程中，水平方向动量守恒 系统机械能守恒 解得 受力分析 解得方向竖直向上 【小问3详解】 物块B滑到底座C上，并进入圆弧轨道，物块B和底座C在水平方向动量守恒， 因为，所以 木板A碰后向左运动的加速度 木板A向左减速到停止的位移 物块B从轨道最高点做平抛运动 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $