精品解析：山东省青岛市四区联考2024-2025学年高三上学期1月期末考试物理试题

2024-2025学年度第一学期期末考试 高三物理 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3、考试结束后，只需要上交答题卡。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 物理学的发展推动了人类文明的进步，下列有关物理学史的说法正确的是（　　） A. 牛顿推导万有引力定律公式时，用到了开普勒第二定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律 B. 法国科学家安培相信电和磁之间应该存在某种关系，经过不懈探索发现了电流的磁效应 C. 德国物理学家纽曼和韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，总结得出法拉第电磁感应定律 D. 英国科学家吉尔伯特发现单摆做简谐运动的周期T与摆长L的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，与振幅和摆球质量无关 2. 如图为甲、乙两质点在同一直线上运动的v-t图像。t1时刻，两物体经过同一位置，在此后的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 在t2时刻，甲、乙经过同一位置 B. 在t1~t2的某时刻，甲、乙的加速度相等 C. 甲的加速度逐渐增大，乙的加速度不变 D. 在t1~t2内，甲的平均速度等于乙的平均速度 3. 如图所示，A、B两物块叠放在光滑水平面上，A被绳子系在水平天花板上，绳子刚好拉直，此时绳子与天花板的夹角。已知A的质量为1.1kg，A、B之间的动摩擦因数为0.5，现将水平向右的外力F作用在B上，F从0开始逐渐增大。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，，。下列说法正确的是（　　） A. A、B之间的摩擦力一直增大 B. 时，A、B之间的摩擦力为5N C. 时，绳上的拉力为5N D. 仅调节绳子长度，使绳子与天花板的夹角变小，则A、B之间的滑动摩擦力变小 4. 如图所示，一不可伸长的轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。现用一大小为F、方向与两球连线垂直的水平恒力，作用在轻绳的中点，拉动两球开始运动。当两球运动至二者距离为时，他们加速度大小均为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，S为单色光源，其发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，平面镜与光屏垂直。某次实验将整套装置完全浸没在某种透明溶液中，光屏上形成干涉条纹。已知光屏上相邻两亮条纹的中心间距为，光源S到平面镜和到光屏的垂直距离分别为a和l，，单色光在真空中的波长为。则透明溶液的折射率为（　　） A. B. C. D. 6. 2024年6月4日，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面离开着陆器起飞，成功进入预定环月轨道。已知上升器离开着陆器时，发动机产生向上的推力F，上升器的质量为m，近地卫星的周期是近月卫星周期的n倍，地球半径是月球半径的k倍，地球表面的重力加速度为g，地球和月球都可视为质量分布均匀的球体，均不考虑自转。下列说法正确的是（　　） A. 上升器离开着陆器上升过程中处于完全失重状态 B. 地球和月球的第一宇宙速度之比为 C. 地球表面和月球表面的重力加速度之比为 D. 上升器离开着陆器时的加速度大小为 7. 如图所示，真空中正四面体的四个顶点处分别固定四个等量点电荷，A点为底边棱的中点，B点为右侧面的中心，C点为底面的中心，D点为正四面体的体心（到四个顶点的距离均相等）。下列说法正确的是（　　） A B点电势小于C点电势 B. 取无穷远处为零势面，D点电势不为零 C 一正电荷从A点运动到D点过程中，电场力做正功 D. 若两个等量异种点电荷在D点产生的电场强度大小为E，则D点的合场强大小为 8. 如图所示，在某一均匀介质中有两个波源和，其振幅均为5cm，振动频率均为2Hz，以为原点，所在的直线为x轴建立平面直角坐标系xOy，在x轴正半轴上（图中未画出）。时，波源从平衡位置开始垂直纸面向外起振做简谐运动。时，波源从平衡位置开始垂直纸面向里起振做简谐运动，两波源所激发的横波向四周传播。规定垂直纸面向外为简谐运动的正方向。时，波源发出的简谐波的最远波谷传到了图中的虚线位置，且恰好与波源发出的简谐波的最远波谷只有一个交点，下列说法正确的是（　　） A. 波的传播速度是2m/s B. 波源的坐标为 C. 在x轴上两波源之间有2个振动加强点 D. 时，波峰与波峰相遇的位置有2个 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，有一“凸”形单匝金属线框abcd，以虚线MN为轴匀速转动，角速度。ab边和cd边到MN的距离均为L，ab边长为L，cd边长为2L，其中。虚线MN右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，线框与理想变压器原线圈和电阻r串联。已知变压器原副线圈匝数比为，电表均为理想电表，R为电阻箱，电阻，线框电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 图示位置感应电动势最大 B. 电压表示数为 C. 电阻箱R调至时，电阻箱的功率最大 D. 电阻箱R调至时，电阻箱的功率为 10. 如图为用磁场力输送导电液体的电磁泵模型，泵体相邻棱长分别为、、。将泵体的上下表面接在电压为U内阻不计的电源上，理想电流表示数为I，泵体处在垂直于前表面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导电液体的电阻率为。下列说法正确的是（　　） A. 泵体上表面应接电源正极 B. 电磁泵对导电液产生的推力大小为 C. 泵体内导电液体沿电流方向的电阻 D. 增大磁感应强度可以提高导电液体的流动速度 11. 如图所示，质量的圆环套在固定的光滑水平杆上，质量的小球通过轻绳与圆环连接，轻绳长度。现将轻绳拉直，且与AB平行，给小球一竖直向下的初速度。已知重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 运动过程中，小球和圆环组成的系统动量守恒 B. 小球通过最低点时，速度大小为3m/s C. 小球从开始运动到最低点过程中向左运动的位移大小为0.2m D. 运动过程中，以圆环为参照物，小球能绕圆环做完整的圆周运动 12. 如图所示，水平面上固定足够长光滑金属导轨PQ、MN，虚线左右两侧导轨的宽度分别为2L和L，两侧匀强磁场的方向分别竖直向上和竖直向下，磁感应强度大小分别为B和2B，材料和横截面积均相同的导体棒a、b垂直于导轨放置在虚线两侧。已知导体棒两端与导轨始终接触良好，导体棒b的质量为m，电阻为R，导体棒a始终未运动到虚线位置，不计导轨电阻。现使导体棒a、b同时获得沿导轨向右的初速度和，则下列说法正确的是（　　） A. a、b两导体棒组成的系统动量守恒 B. 通过导体棒的最大电流为 C. a、b两导体棒减速过程中加速度大小之比为 D. 整个过程中a导体棒产生的热量为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某实验小组为了测定小物块与水平长木板间的动摩擦因数，设计了如图甲所示的实验装置，实验的主要步骤如下： ①按图甲所示安装实验器材； ②测出小物块右端到光电门的水平距离s； ③在动滑轮上悬挂钩码，然后释放小物块，记录遮光片通过光电门的挡光时间t以及力传感器的读数F； ④改变钩码个数，重复步骤②③，获取多组数据。 请完成下列问题： （1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度d=________mm； （2）该实验小组利用实验数据描绘得到了如图丙所示的图像，若已知该图像的斜率为k，纵截距为b，重力加速度为g，则可计算出小物块与木板间的动摩擦因数µ=________（用k、b、g、d、s表示）； （3）考虑到系统误差，动摩擦因数的测量值与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 14. 某活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻，实验器材如下： A.电流表G（量程1mA，内阻约为几十欧） B.电阻箱（） C.电阻箱（） D.电池组（电动势约3V，内阻未知） E.开关两个、导线若干 （1）首先甲同学为了测电流表G的内阻，设计了如下的实验步骤： ①将电阻箱调到最大值； ②闭合开关，断开开关，调节电阻箱的阻值，使电流表G满偏； ③闭合开关，只调节电阻箱的阻值，使电流表G半偏； ④此时电阻箱的阻值为，则测得电流表G的内阻________，测量值相比真实值________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 （2）接下来乙同学又设计了如下的实验步骤测量电源电动势和内阻： ①先将电阻箱调到最大值，再将电阻箱调到某一较小值； ②闭合开关、，只改变电阻箱阻值，记录电流表G的示数I和电阻箱的阻值； ③根据测得的一系列数据，作出如图乙所示的图像； ④若得到图像的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势________，电源内阻________（结果均用、、k、b表示）。 15. 某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖AMB圆心为O点，半径为R，直角三棱镜斜边EG平行于直径AB且长度等于2R，。在F横截面所在平面内，单色光线垂直入射到EF边，并从EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为。求： （1）从EG边射出的光线与EG边的夹角； （2）不考虑反射光线，半圆弧AMB上有光线射出的点到B点的最小弧长l。 16. 如图所示，在水平桌面上倾角均为的倾斜圆管轨道AB和CD平行放置，两轨道的下端与半径的水平半圆形圆管轨道BC平滑连接，倾斜轨道CD的上端与半径的圆管轨道DEF相切于D点，轨道端口F点的切线竖直向下，在地面上的投影点为，端口F正下方有固定在地面上高度可调节的三棱柱。质量的小球自距离桌面的A点处由静止释放，通过轨道DEF的顶点E时恰好对轨道无压力，小球与三棱柱上端碰后速度方向变为水平向右，大小与碰前相同。不计一切摩擦，小球直径略小于圆管内径。已知桌面到水平地面的高度，重力加速度，，。 （1）求小球对轨道BC水平方向的弹力大小； （2）求轨道CD的长度L； （3）调整三棱柱的高度，求小球第一次落地点到的最大距离s。 17. 如图所示，xOy为平面直角坐标系，在且的区域内存在匀强电场，方向沿y轴正方向，电场强度，在及区域内分别存在垂直xOy平面向外的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小和方向均相同。一带正电的粒子以初速度从O点射入第一象限，速度方向与y轴正方向的夹角为，不计粒子重力。已知粒子质量为m，电荷量为q。 （1）求粒子首次进入匀强磁场Ⅰ和Ⅱ时的轨迹半径之比； （2）若两磁场的磁感应强度大小均为，为使粒子经上下磁场各偏转一次不射出磁场，求应满足的条件； （3）若两磁场的磁感应强度大小均为，且粒子沿y轴正方向射入，求粒子在电场中被加速的次数。 18. 如图所示，光滑圆弧轨道ABC固定在竖直面内，与光滑水平面CD相切于C点。水平面CD右侧为顺时针转动的水平传送带，与传送带相邻的光滑水平面MN足够长，MN上静置一物块Q，N处固定一竖直挡板，物块撞上挡板后以原速率反弹。物块P从A点出发，初速度沿切线方向向上，恰好能通过圆弧最高点B，并沿着圆弧轨道运动到C点，此时速度大小。已知AO与竖直方向的夹角为，P、Q均可视为质点，质量分别为，，P、Q间的碰撞为弹性碰撞且碰撞始终发生在MN上，传送带长，物块P与传送带间的动摩擦因数，重力加速度，，。结果可用根式表示。 （1）求物块P在A点时初速度的大小； （2）调整传送带的速度大小，求物块P第一次到达M点时速度大小的范围； （3）若传送带速度大小为10m/s，求从P、Q第1次碰撞结束到第2025次碰撞结束，物块P在传送带上运动的总时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度第一学期期末考试 高三物理 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3、考试结束后，只需要上交答题卡。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 物理学的发展推动了人类文明的进步，下列有关物理学史的说法正确的是（　　） A. 牛顿推导万有引力定律公式时，用到了开普勒第二定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律 B. 法国科学家安培相信电和磁之间应该存在某种关系，经过不懈探索发现了电流的磁效应 C. 德国物理学家纽曼和韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，总结得出法拉第电磁感应定律 D. 英国科学家吉尔伯特发现单摆做简谐运动的周期T与摆长L的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，与振幅和摆球质量无关 【答案】C 【解析】 【详解】A．牛顿推导万有引力定律公式时，用到了开普勒第三定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律，故A错误； B．奥斯特最早发现电流的磁效应，法国科学家安培提出分子电流假说，故B错误； C．德国物理学家纽曼和韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，总结得出法拉第电磁感应定律，故C正确； D．惠更斯发现单摆做简谐运动的周期T与摆长L的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，与振幅和摆球质量无关，故D错误。 故选C。 2. 如图为甲、乙两质点在同一直线上运动的v-t图像。t1时刻，两物体经过同一位置，在此后的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 在t2时刻，甲、乙经过同一位置 B. 在t1~t2的某时刻，甲、乙的加速度相等 C. 甲加速度逐渐增大，乙的加速度不变 D. 在t1~t2内，甲的平均速度等于乙的平均速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题意，t1时刻，两物体经过同一位置，即两物体相遇，由于v-t图线与坐标轴所围区域的面积表示物体发生的位移，则t1~t2甲的位移小于乙的位移，所以在t2时刻，甲在后，乙在前，故A错误； BC．v-t图线切线的斜率表示加速度，由图可知，甲的斜率减小，乙的斜率不变，即甲的加速度减小，乙的加速度不变，在t1~t2的某时刻，甲、乙的斜率相等，即加速度相等，故B正确，C错误； D．由于t1~t2内甲的位移小于乙的位移，所以甲的平均速度小于乙的平均速度，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，A、B两物块叠放在光滑水平面上，A被绳子系在水平天花板上，绳子刚好拉直，此时绳子与天花板的夹角。已知A的质量为1.1kg，A、B之间的动摩擦因数为0.5，现将水平向右的外力F作用在B上，F从0开始逐渐增大。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，，。下列说法正确的是（　　） A. A、B之间的摩擦力一直增大 B. 时，A、B之间的摩擦力为5N C. 时，绳上的拉力为5N D. 仅调节绳子长度，使绳子与天花板的夹角变小，则A、B之间的滑动摩擦力变小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意可知，当A、B间不发生相对滑动时，A、B间的摩擦力是静摩擦力与F相平衡，会随着F的增大而增大，当A、B间发生相对滑动后，A、B间的摩擦力是滑动摩擦力，不会变化，故A错误； BC．对A受力分析，如图 由平衡条件可得， 当A、B刚要发生相对滑动时，有 将A、B视为整体，当A、B刚要发生相对滑动时，对该整体受力分析，可得下图 由平衡条件可得 联立可得T=5N、F=4N、f=4N 则当F=5N时，A、B已发生相对滑动，A、B之间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为4N，绳上的拉力为5N，故B错误，C正确； D．结合前面分析可知，A、B之间的滑动摩擦力大小为 则仅调节绳子长度，使绳子与天花板的夹角变小，则A、B之间的滑动摩擦力变大，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，一不可伸长的轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。现用一大小为F、方向与两球连线垂直的水平恒力，作用在轻绳的中点，拉动两球开始运动。当两球运动至二者距离为时，他们加速度大小均为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当两球运动至二者相距时，如图所示 由几何关系可知 设绳子拉力为，水平方向有 解得 对任意小球由牛顿第二定律可得 解得 故选A。 5. 如图所示，S为单色光源，其发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，平面镜与光屏垂直。某次实验将整套装置完全浸没在某种透明溶液中，光屏上形成干涉条纹。已知光屏上相邻两亮条纹的中心间距为，光源S到平面镜和到光屏的垂直距离分别为a和l，，单色光在真空中的波长为。则透明溶液的折射率为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设单色光在介质中的波长为，则有 光在不同介质中传播时频率不变，故 解得 故选A。 6. 2024年6月4日，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面离开着陆器起飞，成功进入预定环月轨道。已知上升器离开着陆器时，发动机产生向上的推力F，上升器的质量为m，近地卫星的周期是近月卫星周期的n倍，地球半径是月球半径的k倍，地球表面的重力加速度为g，地球和月球都可视为质量分布均匀的球体，均不考虑自转。下列说法正确的是（　　） A. 上升器离开着陆器上升过程中处于完全失重状态 B. 地球和月球的第一宇宙速度之比为 C. 地球表面和月球表面的重力加速度之比为 D. 上升器离开着陆器时的加速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．上升器离开着陆器，上升过程中做向上加速运动，上升器处在超重状态，A错误； B．近星卫星围绕中心天体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力 解得 依据题意可得 设星球的第一宇宙速度为，由万有引力提供向心力可得 解得星球第一宇宙速度为 依据题意可得 B错误； C．设月球表面处的重力加速为，在星球表面质量为的物体，重力近似等于万有引力 解得 依据题意可得 C错误； D．上升器离开着陆器时，对上升器进行受力分析，由牛顿第二定律得 解得 D正确。 故选D。 7. 如图所示，真空中正四面体的四个顶点处分别固定四个等量点电荷，A点为底边棱的中点，B点为右侧面的中心，C点为底面的中心，D点为正四面体的体心（到四个顶点的距离均相等）。下列说法正确的是（　　） A B点电势小于C点电势 B. 取无穷远处为零势面，D点电势不为零 C. 一正电荷从A点运动到D点过程中，电场力做正功 D. 若两个等量异种点电荷在D点产生的电场强度大小为E，则D点的合场强大小为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据对称性原理可知，空间中固定的四个点电荷在A、D两点的电势代数和为0，则A、D两点电势均为0，在B、C两点的电势代数和分别大于0和小于0，则B点电势高于C点电势，故AB错误； C．由于A、D两点电势均为0，则一正电荷从A点运动到D点过程中，电场力不做功，故C错误； D．若两个等量异种点电荷在D点产生的电场强度大小为E，根据电场叠加原理可知，则D点的合场强大小为 故D正确。 故选D。 8. 如图所示，在某一均匀介质中有两个波源和，其振幅均为5cm，振动频率均为2Hz，以为原点，所在的直线为x轴建立平面直角坐标系xOy，在x轴正半轴上（图中未画出）。时，波源从平衡位置开始垂直纸面向外起振做简谐运动。时，波源从平衡位置开始垂直纸面向里起振做简谐运动，两波源所激发的横波向四周传播。规定垂直纸面向外为简谐运动的正方向。时，波源发出的简谐波的最远波谷传到了图中的虚线位置，且恰好与波源发出的简谐波的最远波谷只有一个交点，下列说法正确的是（　　） A. 波的传播速度是2m/s B. 波源的坐标为 C. 在x轴上两波源之间有2个振动加强点 D. 时，波峰与波峰相遇的位置有2个 【答案】B 【解析】 【详解】A．由频率，得周期 在时波源发出的简谐波已振动1.5T且最远波谷传到了图示中的位置，则 因此波长为 所以传播速度，故A错误； B．时，波源从平衡位置开始垂直纸面向里起振做简谐运动， 时，波源发出的简谐波的最远波谷恰好与波源发出的简谐波的最远波谷只有一个交点，可知波源的位置应为（3m，0），故B错误； C．两波源都处于平衡位置且振动方向相同，两波源振动情况相同，则振动加强点满足条件 通过计算两波源之间有3个加强点，故C错误； D． 时波源发出的简谐波在空间有两个波峰，波源S2发出的简谐波在空间只有一个波峰，且波源的第二个波峰与波源S2的波峰恰好在x轴上相遇，出现一个相切点，同时空间中波源的第一个波峰与波源S2的波峰相交，出现两个交点，因此波峰与波峰相遇的位置有3个，故D错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，有一“凸”形单匝金属线框abcd，以虚线MN为轴匀速转动，角速度。ab边和cd边到MN的距离均为L，ab边长为L，cd边长为2L，其中。虚线MN右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，线框与理想变压器原线圈和电阻r串联。已知变压器原副线圈匝数比为，电表均为理想电表，R为电阻箱，电阻，线框电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 图示位置感应电动势最大 B. 电压表示数为 C. 电阻箱R调至时，电阻箱的功率最大 D. 电阻箱R调至时，电阻箱的功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图示位置为中性面位置，磁通量最大，但感应电动势最小，故A错误； B．感应电动势的峰值为， 根据焦耳定律可知，感应电动势的有效值为 所以电压表示数为 故B正确； C．将电阻箱和线圈等效为电阻 电阻箱的功率 当时电阻箱的功率最大，即，故C错误； D．电阻箱R调至时，电阻箱的功率为 故D正确。 故选BD。 10. 如图为用磁场力输送导电液体的电磁泵模型，泵体相邻棱长分别为、、。将泵体的上下表面接在电压为U内阻不计的电源上，理想电流表示数为I，泵体处在垂直于前表面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导电液体的电阻率为。下列说法正确的是（　　） A. 泵体上表面应接电源正极 B. 电磁泵对导电液产生的推力大小为 C. 泵体内导电液体沿电流方向的电阻 D. 增大磁感应强度可以提高导电液体的流动速度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，会推动液体向左流动，故A错误； B．根据安培力公式得电磁泵对液体产生的推力大小，故B正确； C．根据电阻定律，泵体内液体的电阻 故C错误； D．增大磁感应强度，则安培力增大，根据可知加速度增大，根据 可知导电液体的流动速度增大，故D正确； 故选BD。 11. 如图所示，质量的圆环套在固定的光滑水平杆上，质量的小球通过轻绳与圆环连接，轻绳长度。现将轻绳拉直，且与AB平行，给小球一竖直向下的初速度。已知重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 运动过程中，小球和圆环组成的系统动量守恒 B. 小球通过最低点时，速度大小为3m/s C. 小球从开始运动到最低点过程中向左运动的位移大小为0.2m D. 运动过程中，以圆环为参照物，小球能绕圆环做完整的圆周运动 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．运动过程中，小球和圆环组成的系统所受合外力不为零，则系统动量不守恒，故A错误； B．运动过程中，小球和圆环组成的系统水平方向不受外力，则系统水平方向动量守恒，以水平向左为正方向，设从开始运动至小球运动到最低点时，圆环和小球的速度大小分别为、，由水平方向动量守恒可知 由能量守恒可得 联立可得 故B正确； C．设从开始运动至小球运动到最低点时，圆环和小球的位移大小分别为、，结合前面分析，由“人船模型”推论可知 又有 联立可得 故C正确； D．运动过程中，以圆环为参照物，若小球恰好能绕圆环做完整的圆周运动，在最高点，由牛顿第二定律可得 解得v=2m/s 若小球能做完整的圆周运动，设小球到达最高点时，圆环和小球的速度大小分别为、，以水平向右为正方向，由水平方向动量守恒可知 由能量守恒可得 联立可得 则此时小球相对圆环的速度大小为 则运动过程中，以圆环为参照物，小球能绕圆环做完整的圆周运动，故D正确； 故选BCD。 12. 如图所示，水平面上固定足够长的光滑金属导轨PQ、MN，虚线左右两侧导轨的宽度分别为2L和L，两侧匀强磁场的方向分别竖直向上和竖直向下，磁感应强度大小分别为B和2B，材料和横截面积均相同的导体棒a、b垂直于导轨放置在虚线两侧。已知导体棒两端与导轨始终接触良好，导体棒b的质量为m，电阻为R，导体棒a始终未运动到虚线位置，不计导轨电阻。现使导体棒a、b同时获得沿导轨向右的初速度和，则下列说法正确的是（　　） A. a、b两导体棒组成的系统动量守恒 B. 通过导体棒的最大电流为 C. a、b两导体棒减速过程中加速度大小之比为 D. 整个过程中a导体棒产生的热量为 【答案】CD 【解析】 【详解】已知导体棒的材料相同、横截面积相同，导体棒b的质量为m，电阻为R，易知导体棒a的质量是为2m，电阻为2R。 A．导体棒a所受安培力大小为：Fa=2BIL 方向水平向左；导体棒b所受安培力大小为Fb=2BIL 方向水平向左，可见两者所受安培力等大同向，故两者组成的系统合外力不为零，动量不守恒，故A错误； B．根据右手定则判断可得回路中两者产生的感应电流方向均为逆时针（从上往下俯视回路），可得回路中产生的总的感应电动势E等于两者分别产生的感应电动势之和，故初始时刻通过导体棒的电流最大电流，初始回路中的电动势最大为：Em=B×2Lv0+2BL×2v0=6BLv0 则最大电流为： 故B错误； C．由A选项的分析可知两者所受安培力均向左，均做减速运动，而导体棒a的质量是为2m，导体棒b的质量是为m，根据牛顿第二定律可得a、b导体棒减速的加速度大小之比为1：2，故C正确； D．a、b导体棒减速的加速度大小之比为1：2，初速度大小之比也是1：2，根据v=at可知，二者同时减速到零。整个过程中回路中产生的热为： 整个过程中a导体棒产生的热量为： 故D正确。 故选CD。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某实验小组为了测定小物块与水平长木板间的动摩擦因数，设计了如图甲所示的实验装置，实验的主要步骤如下： ①按图甲所示安装实验器材； ②测出小物块右端到光电门的水平距离s； ③在动滑轮上悬挂钩码，然后释放小物块，记录遮光片通过光电门的挡光时间t以及力传感器的读数F； ④改变钩码个数，重复步骤②③，获取多组数据。 请完成下列问题： （1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度d=________mm； （2）该实验小组利用实验数据描绘得到了如图丙所示的图像，若已知该图像的斜率为k，纵截距为b，重力加速度为g，则可计算出小物块与木板间的动摩擦因数µ=________（用k、b、g、d、s表示）； （3）考虑到系统误差，动摩擦因数的测量值与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）3.30 （2） （3）偏大 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以挡光片的宽度为 【小问2详解】 根据牛顿第二定律可得 根据速度位移关系可得， 联立可得 所以， 所以 【小问3详解】 由于实验过程中还存在空气阻力、滑轮与绳之间的摩擦阻力，导致测量的小物块与长木板间的摩擦力偏大，因此动摩擦因数的测量值偏大。 14. 某活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻，实验器材如下： A.电流表G（量程1mA，内阻约为几十欧） B.电阻箱（） C.电阻箱（） D.电池组（电动势约3V，内阻未知） E.开关两个、导线若干 （1）首先甲同学为了测电流表G的内阻，设计了如下的实验步骤： ①将电阻箱调到最大值； ②闭合开关，断开开关，调节电阻箱的阻值，使电流表G满偏； ③闭合开关，只调节电阻箱的阻值，使电流表G半偏； ④此时电阻箱的阻值为，则测得电流表G的内阻________，测量值相比真实值________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 （2）接下来乙同学又设计了如下的实验步骤测量电源电动势和内阻： ①先将电阻箱调到最大值，再将电阻箱调到某一较小值； ②闭合开关、，只改变电阻箱的阻值，记录电流表G的示数I和电阻箱的阻值； ③根据测得的一系列数据，作出如图乙所示的图像； ④若得到图像的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势________，电源内阻________（结果均用、、k、b表示）。 【答案】（1） ①. ②. 偏小 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]闭合电阻箱阻值保持不变，认为电路总电流不变，电流表半偏时，流过电阻箱的电流与流过电流表的电流相等，电流表内阻与电阻箱的阻值相等，即电流表内阻为； [1]闭合开关时电流表与电阻箱并联，电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，电路电流变大，当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流，电阻箱阻值小于电流表内阻，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值，则电流表内阻的测量值小于真实值。 【小问2详解】 [1][2]根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得 整理得 由图乙所示图像可知，图像斜率 纵轴截距 解得， 15. 某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖AMB圆心为O点，半径为R，直角三棱镜的斜边EG平行于直径AB且长度等于2R，。在F横截面所在平面内，单色光线垂直入射到EF边，并从EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为。求： （1）从EG边射出的光线与EG边的夹角； （2）不考虑反射光线，半圆弧AMB上有光线射出的点到B点的最小弧长l。 【答案】（1）45° （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意作出光路图，如图所示 根据几何关系可得 根据折射定律可得 代入数据解得 【小问2详解】 当光线射到半圆弧AMB上恰好发生全反射时，光路如图所示 根据几何关系可知 根据临界角与折射率的关系有 所以 所以最小弧长为 16. 如图所示，在水平桌面上倾角均为的倾斜圆管轨道AB和CD平行放置，两轨道的下端与半径的水平半圆形圆管轨道BC平滑连接，倾斜轨道CD的上端与半径的圆管轨道DEF相切于D点，轨道端口F点的切线竖直向下，在地面上的投影点为，端口F正下方有固定在地面上高度可调节的三棱柱。质量的小球自距离桌面的A点处由静止释放，通过轨道DEF的顶点E时恰好对轨道无压力，小球与三棱柱上端碰后速度方向变为水平向右，大小与碰前相同。不计一切摩擦，小球直径略小于圆管内径。已知桌面到水平地面的高度，重力加速度，，。 （1）求小球对轨道BC水平方向的弹力大小； （2）求轨道CD的长度L； （3）调整三棱柱的高度，求小球第一次落地点到的最大距离s。 【答案】（1）10N （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 小物块在AB轨道上运动过程中，根据动能定理可得 解得 BC轨道对小物块水平方向的弹力F提供向心力，即 联立以上解得 根据牛顿第三定律小物块对BC轨道水平方向的弹力 小问2详解】 题意可知小物块在E点时重力提供向心力，则有 解得 小物块自C到E，根据动能定理有 解得 【小问3详解】 根据（2）中几何关系，E点到地面距离 设G到E的竖直方向距离为y，物块到G时速度为v，由动能定理有 小球离开G后做平抛运动，则有， 联立解得 可知当时，s有最大值，且最大值为 17. 如图所示，xOy为平面直角坐标系，在且的区域内存在匀强电场，方向沿y轴正方向，电场强度，在及区域内分别存在垂直xOy平面向外的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小和方向均相同。一带正电的粒子以初速度从O点射入第一象限，速度方向与y轴正方向的夹角为，不计粒子重力。已知粒子质量为m，电荷量为q。 （1）求粒子首次进入匀强磁场Ⅰ和Ⅱ时的轨迹半径之比； （2）若两磁场的磁感应强度大小均为，为使粒子经上下磁场各偏转一次不射出磁场，求应满足的条件； （3）若两磁场的磁感应强度大小均为，且粒子沿y轴正方向射入，求粒子在电场中被加速的次数。 【答案】（1） （2） （3）6 【解析】 小问1详解】 设若离子首次进入匀强磁场Ⅰ和Ⅱ的轨迹半径分别为、。首次进入匀强磁场Ⅱ的速度大小为，离子经过电场的过程中，根据动能定理得 解得 根据洛伦磁力提供向心力有 解得 【小问2详解】 若若两磁场的磁感应强度大小均为 可得， 运动轨迹如图所示 为使粒子经上下磁场各偏转一次不射出磁场，若临界条件是粒子运动轨迹与匀强磁场Ⅰ的上边界相切，此时需要满足 解得 若临界条件是粒子运动轨迹与匀强磁场Ⅱ的下边界相切，此时需要满足 解得 离子经过电场的过程沿轴方向做匀速直线运动，可得 由 解得 综合解得 【小问3详解】 若两磁场的磁感应大小均为 粒子在两磁场Ⅰ和Ⅱ中运动的轨迹半径分别为， 离子沿y轴正方向射入，则离子在匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ中的轨迹均为半圆，运动轨迹如图所示 在一个周期内起沿x轴方向移动的距离为 若离子再被电场减速、加速次后，粒子只在电场中被加速，则有 解得 可得 设粒子再被加速次后，速度大小为。在匀强磁场区域Ⅰ中的轨道半径为， 根据动能定理有 解得 根据洛伦磁力提供向心力有 粒子最终从磁场区域的上边界射出磁场，则有 解得 可得 综合可得粒子在电场中被加速的次数为6次。 18. 如图所示，光滑圆弧轨道ABC固定在竖直面内，与光滑水平面CD相切于C点。水平面CD右侧为顺时针转动的水平传送带，与传送带相邻的光滑水平面MN足够长，MN上静置一物块Q，N处固定一竖直挡板，物块撞上挡板后以原速率反弹。物块P从A点出发，初速度沿切线方向向上，恰好能通过圆弧最高点B，并沿着圆弧轨道运动到C点，此时速度大小。已知AO与竖直方向的夹角为，P、Q均可视为质点，质量分别为，，P、Q间的碰撞为弹性碰撞且碰撞始终发生在MN上，传送带长，物块P与传送带间的动摩擦因数，重力加速度，，。结果可用根式表示。 （1）求物块P在A点时初速度的大小； （2）调整传送带的速度大小，求物块P第一次到达M点时速度大小的范围； （3）若传送带速度大小为10m/s，求从P、Q第1次碰撞结束到第2025次碰撞结束，物块P在传送带上运动的总时间t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 题意知P恰好能通过圆弧最高点B，则有 从B点到C点，由动能定理得 联立解得圆弧半径 从A到C过程有 联立解得 【小问2详解】 若传送带速度够大，P从D一直加速到M点，则有 代入题中数据，联立以上解得物块P第一次到达M点时速度大小 若传送带速度够小，P从D一直减速速到M点，则有 解得 则物块P第一次到达M点时速度大小的范围 【小问3详解】 若传送带速度大小为10m/s，则P匀速通过传送带，设水平向右为正方向，第1次碰撞对系统列动量守恒定律和机械能守恒定律有 联立解得碰后的速度分别为 设P向左滑上传送带的位移为x，根据牛顿第二定律和运动学规律可得 向左运动到最远的时间 第2次碰撞，对系统列动量守恒定律和机械能守恒定律有 联立解得碰后的速度分别为 则P返回传送带过程有 解得回到传送带D端时，P的速度 向左运动到D的时间 从P、Q第1次碰撞结束到第2025次碰撞结束，物块P在传送带上运动的总时间为 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $