精品解析：2025届吉林省通化市梅河口市第五中学高三下学期一模物理试题

高三物理 一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，a、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为零，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子（不计重力）在A时的动能为10J，在电场力作用下从A运动到B速度为零，当这个粒子的动能为6J时，其电势能为(　　) A. 14J B. 4J C. 0 D. －1J 2. 某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度为v，以下结论正确的是（　　） A. Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍 B. Y原子核的速度大小为 C. Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（为光速） D. 中核核电站产生的核能与该核反应属于同种类型 3. 某同学操控无人机从地面起飞，沿竖直方向做直线运动。前5s内的图像如图所示，下列对无人机在此段时间内运动的描述正确的是（　　） A. 无人机在1s末到达最高点 B. 无人机做匀速直线运动 C. 无人机在4s末速度最小 D. 无人机上升的最大高度为6m 4. 如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　） A. 此交流电的频率为 B. 此交流电动势的有效值为 C. 当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大 D. 当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大 5. 一列简谐横波在t=1s时的波形图如图所示，a、b、c分别为介质中的三个质点，其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动，且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的传播速度大小为2m/s C. 每经过2s，质点a通过的路程都为1.6m D. 质点c的振动方程为 6. 如图甲所示，斜面固定在水平地面上，质量为的小物块静止在斜面底端，某时刻给物块一个沿斜面向上的初速度使物块沿斜面上滑，物块与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角，取水平地面为零重力势能参考面，在物块上滑过程中，物块的机械能E和动能随沿斜面运动的位移x变化的图像如图乙所示，g取，下列说法正确的是（　　） A. 图线a为物块动能的变化图线，图线b为物块机械能的变化图线 B. 物块的质量为 C. 物块与斜面之间的动摩擦因数为 D. 物块的初速度 7. 如图甲所示，质量为的物块静止在粗糙水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数。某时刻对物块施加水平向右的拉力F，F随时间变化的规律如图乙所示，g取。以下说法正确的是（　　） A. 2s时拉力F的瞬时功率为40W B. 0∼5s合力做功的平均功率为7.225W C. 0∼5s物块的动量变化量为 D. 0∼2s物块运动的位移为4m 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。仅考虑太阳对地球的引力，关于地球绕太阳公转过程，下列说法正确的是（　　） A. 在冬至位置地球所受万有引力最大 B. 在立春位置，根据万有引力定律可得 C. 地球自转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数 D. 经过近日点、远日点两位置的瞬时速度大小之比约为1.03 9. 如图所示为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出。下列说法中正确的是（　　） A. 从B点射出的是红光 B. 在相同条件下，从C点射出的光更容易发生衍射 C. 两束光从O点射入，到从B、C点射出所用的时间相等 D. 沿OB、OC折射的单色光的能量之和等于沿AO入射复色光的能量 10. 如图，质量为的U形金属框置于水平绝缘平台上，和边平行，和边垂直，左端接有阻值为的电阻。一根电阻、质量为的光滑导体棒置于金属框上，用水平恒力F向右拉动导体棒，运动过程中，装置始终处于竖直向下、磁感应强度的匀强磁场中，与金属框始终保持良好接触，且与边保持平行。与足够长，两平行导轨间距为，整个金属框与水平绝缘平台间的动摩擦因数，滑动摩擦力可视为最大静摩擦力且金属框电阻可忽略，g取。则以下说法正确的是（　　） A. 若，则导体棒运动的最大速度为4m/s B. 若，则导体棒先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动 C. 若，当导体棒的速度为6m/s时U形金属框开始运动 D. 若，导体棒和U形金属框最终将做加速度为的匀加速直线运动 三、非选择题：共54分。 11. 某同学用频闪摄影的方法验证机械能守恒定律，实验中将一钢球从与课桌表面等高处的位置O由静止释放，拍到整个下落过程的频闪照片如图所示，位置O到A、B、C各位置的距离分别为、、。已知频闪摄影的闪光频率为f，重力加速度为g。 （1）若在误差允许范围内，关系式___________（用题中给出的字母表示）成立，则证明钢球从位置O运动到位置B的过程中机械能守恒。 （2）关于该实验，下列说法正确的是___________ A. 实验开始时，先释放钢球再进行频闪摄影 B. 用计算出位置B的速度，算出钢球在B位置的动能，并用来验证机械能守恒 C. 多次实验测得小钢球的重力势能减少量总是略大于动能增加量，这是由于空气阻力造成的 （3）结合实际，可估算该频闪摄影的闪光频率f约为___________ A. 50Hz B. 20Hz C. 10Hz D. 2Hz 12. 如图甲所示为铜漆包线线圈，某同学想测量该线圈的匝数。该线圈的平均直径，已知铜导线的电阻率。 （1）如图乙所示，用螺旋测微器测得铜漆包线的直径___________mm。 （2）该同学首先用欧姆表：挡粗测该线圈的直流电阻指针偏转如图丙所示，则测量值为___________Ω。 （3）为精确地测量该线圈的直流电阻，现提供以下器材供选择： 电流表（量程50mA，内阻，示数用表示） 电流表（量程1mA，内阻，示数用表示） 定值电阻 定值电阻 滑动变阻器R（最大阻值20Ω） 蓄电池E（电动势12V，内阻很小） 开关、导线若干。 ①请选择合适器材在如图丁所示方框中补充完整实验电路图，并标上所选择仪器的代号。___________ ②根据实验电路，线圈直流电阻的计算表达式为___________（用题中所给的字母表示）。 （4）该同学用上述实验测得该线圈直流电阻为51.0Ω，则该线圈的匝数为___________匝。 13. 鱼类在适宜的水温中才能生存，某探究小组设计的一个水温监测报警装置如图所示，圆柱形导热容器下半部分竖直放置在水中，上半部分处于空气中，容器用质量、面积的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，水的热力学温度时，活塞与容器底的距离，且刚好与低温报警传感器无压力接触，此时低温报警器报警。水温升高后，活塞缓慢上升后接触高温报警传感器，当活塞对高温报警传感器的压力时，高温报警器开始报警。水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内的气体从外界吸收的热量，大气压强恒为，取重力加速度大小。求： （1）水温为280K时容器内气体的压强及高温报警时容器内气体的热力学温度； （2）水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内气体内能的变化量。 14. 如图所示，平台和足够长的传送带处于同一高度，平台右端与传送带左端无缝连接，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向以匀速转动。传送带上方所在区域存在水平向左的匀强电场。在平台左端固定一个轻质短弹簧，一质量m=1kg的带正电的物块B静止在平台右端，将另一个与物块B质量相同的绝缘物块A向左压缩弹簧（不拴连），在与物块B的距离l=9m处由静止释放，物块A问右运动恰好能与物块B接触。将物块A沿竖直方向切去一半（设为A'），然后压缩弹簧仍从距物块B为l处由静止释放，物块A'与物块B发生弹性正碰，碰撞前后物块B的电荷量不变，且碰撞时间极短，碰撞后物块B在传送带上运动，经过时间=0.4s后与传送带共速，A（A'）、B与平台、传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2，取重力加速度大小g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，两物块均可视为质点。物块A'与物块B碰撞后撤去弹簧。 （1）求物块A'碰撞后滑行的距离； （2）求物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功。 15. 如图所示，两间距为l的足够长平行光滑导轨，固定在倾角θ=37°绝缘斜面上，两导轨间存在磁场，方向垂直导轨平面向下，导轨一端接有电流为I的恒流源。一矩形线框abdc锁定在导轨上，其中ab、cd边为金属导体，它们长均为l，质量均为m、电阻均为R；ac、bd边为轻质绝缘体，它们长均为nl（n为正整数）。以ab边的a点锁定的位置为坐标原点，沿导轨向下为正方向，建立x轴。已知磁感应强度B=（0.2+0.8x）T，l=0.5m，m=0.02kg，R=0.2Ω，I=2A．导轨电阻不计，金属边与导轨接触良好。 （1）S断开，若n=1，线框锁定解除，则线框运动速度v=1m/s时，ab边通过的电流I1； （2）S断开，若n=1，线框锁定解除，则线框运动稳定后的速度v； （3）S闭合，若n=3，现仅限x>2l两导轨上涂上绝缘材料，且该区域两导轨间无磁场。线框锁定解除后，则ab边再次回到释放位置过程中，ab边产生的焦耳热Qa。（已知简谐运动的周期，其中M为振子的质量，k为回复力大小与位移大小之比的常数。） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三物理 一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，a、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为零，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子（不计重力）在A时的动能为10J，在电场力作用下从A运动到B速度为零，当这个粒子的动能为6J时，其电势能为(　　) A. 14J B. 4J C. 0 D. －1J 【答案】D 【解析】 【详解】相邻两个等势面间的电势差相等U ab =U bc ，则有qU ab =qU bc ，即W ab = W bc =  W AB，而W AB =0-E K0 =-10J，所以粒子在等势面b上时的动能E Kb ：W ac =E Kb -E K0，所以E b =E Kb =5J，从而可以知道粒子在电场中的总能量值为5J，当这个粒子的动能为6J时，E P =E-E K =（5-6）J=-1J，故ABC都错误，D正确； 故选D． 2. 某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度为v，以下结论正确的是（　　） A. Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍 B. Y原子核的速度大小为 C. Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（为光速） D. 中核核电站产生的核能与该核反应属于同种类型 【答案】A 【解析】 【详解】A．由动量守恒定律得 根据 可得 即Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍，故A正确； B．由动量守恒定律得 可知Y原子核的速度大小为 故B错误； C．因反应放出核能，可知该反应有质量亏损，则Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小（为光速） 故C错误； D．中核核电站产生的核能是重核裂变反应，用中子轰击铀核产生链式反应，与该核反应不属于同种类型，故D错误。 故选A。 3. 某同学操控无人机从地面起飞，沿竖直方向做直线运动。前5s内的图像如图所示，下列对无人机在此段时间内运动的描述正确的是（　　） A. 无人机在1s末到达最高点 B. 无人机做匀速直线运动 C. 无人机在4s末速度最小 D. 无人机上升的最大高度为6m 【答案】D 【解析】 【详解】AD．由图可知，无人机在上升，下降，则无人机在3s末到达最高点，上升的最大高度为 故A错误，D正确； B．无人机做匀加速直线运动，故B错误； C．时，速度为零，此时最小，故C错误。 故选D。 4. 如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　） A. 此交流电的频率为 B. 此交流电动势的有效值为 C. 当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大 D. 当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．此交流电的频率为 故A错误； B．此交流电动势的有效值为 故B错误； C．当线圈平面转到图示位置时处于中性面，产生的感应电动势为零，故C错误; D．当线圈平面转到平行于磁场的位置时，垂直于中性面，磁通量的变化率最大，此时产生的电动势最大，D正确。 故选D。 5. 一列简谐横波在t=1s时的波形图如图所示，a、b、c分别为介质中的三个质点，其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动，且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的传播速度大小为2m/s C. 每经过2s，质点a通过的路程都为1.6m D. 质点c的振动方程为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于此时质点b正沿y轴负方向运动，根据“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播，A错误； B．由于质点b正沿y轴负方向运动，且在t=1.5s时第一次运动到波谷，则 解得 T=2s 由图像可知，波长 则波速 解得 v=1m/s B错误； C．质点每经过一个周期通过的路程为4A，所以每经过2s，质点a通过的路程都为 S=4A=4×0.4m=1.6m C正确； D．t=0时质点c应该在负向最大位移处，所以质点c的振动方程为 y=-Acosωt=-0.4cos（πt）m D错误。 故选C。 6. 如图甲所示，斜面固定在水平地面上，质量为的小物块静止在斜面底端，某时刻给物块一个沿斜面向上的初速度使物块沿斜面上滑，物块与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角，取水平地面为零重力势能参考面，在物块上滑过程中，物块的机械能E和动能随沿斜面运动的位移x变化的图像如图乙所示，g取，下列说法正确的是（　　） A. 图线a为物块动能的变化图线，图线b为物块机械能的变化图线 B. 物块的质量为 C. 物块与斜面之间的动摩擦因数为 D. 物块的初速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．物块沿斜面上滑过程中动能和机械能均减小，取水平地面为零重力势能参考面，则物块上升到最高点时动能为零，但物块此时的机械能等于重力势能，机械能不等于零，图线a为机械能的变化图像，图线b为动能的变化图像，故A错误； BCD．动能随位移的变化图线斜率大小等于合外力，机械能随位移的变化图线斜率大小等于摩擦力，由此可得 由图像知初动能为5J，上升到最高点的机械能为2J，则 解得 故C正确，BD错误。 故选C。 7. 如图甲所示，质量为的物块静止在粗糙水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数。某时刻对物块施加水平向右的拉力F，F随时间变化的规律如图乙所示，g取。以下说法正确的是（　　） A. 2s时拉力F的瞬时功率为40W B. 0∼5s合力做功的平均功率为7.225W C. 0∼5s物块的动量变化量为 D. 0∼2s物块运动的位移为4m 【答案】B 【解析】 【详解】A．在内根据动量定理可得 其中 可得2s时物块的速度大小为 则2s时拉力F的瞬时功率为 故A错误； B．在内根据动量定理可得 其中 可得5s时物块的速度大小为 根据动能定理可知 则0∼5s合力做功的平均功率为 故B正确； C．0∼5s物块的动量变化量为 故C错误； D．若0∼2s内物块做匀加速直线运动，则有 但物块在0∼2s内实际上做加速度逐渐增大的加速运动，所以0∼2s物块运动的位移不等于4m，故D错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。仅考虑太阳对地球的引力，关于地球绕太阳公转过程，下列说法正确的是（　　） A. 在冬至位置地球所受万有引力最大 B. 在立春位置，根据万有引力定律可得 C. 地球自转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数 D. 经过近日点、远日点两位置的瞬时速度大小之比约为1.03 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据万有引力表达式 由图可知，在冬至位置地球离太阳最近，所受万有引力最大，故A正确； B．由于地球绕太阳做椭圆运动，不是匀速圆周运动，所以在立春位置 故B错误； C．根据开普勒第三定律可知，地球公转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数，故C错误； D．根据开普勒第二定律可知，经过近日点、远日点两位置的瞬时速度大小之比为 故D正确。 故选AD。 9. 如图所示为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出。下列说法中正确的是（　　） A. 从B点射出的是红光 B. 在相同条件下，从C点射出的光更容易发生衍射 C. 两束光从O点射入，到从B、C点射出所用的时间相等 D. 沿OB、OC折射的单色光的能量之和等于沿AO入射复色光的能量 【答案】BC 【解析】 【详解】A．红光和紫光的入射角相同，但红光的折射率小于紫光的折射率，根据折射定律可知，红光的折射角大于紫光的折射角，所以从B点射出的是紫光，从C点射出的是红光，故A错误； B．由于从C点射出的光是红光，红光波长较长，更容易发生衍射，故B正确； C．作出光路图，如图所示 光在玻璃中的传播距离为 则光在玻璃中的传播时间为 由此可知，两束光从O点射入，到从B、C点射出所用的时间相等，故C正确； D．光在空气与玻璃的分界面既有折射光线也有反射光线，根据能量守恒定律可知，沿OB、OC折射的单色光的能量之和小于沿AO入射复色光的能量，故D错误。 故选BC。 10. 如图，质量为的U形金属框置于水平绝缘平台上，和边平行，和边垂直，左端接有阻值为的电阻。一根电阻、质量为的光滑导体棒置于金属框上，用水平恒力F向右拉动导体棒，运动过程中，装置始终处于竖直向下、磁感应强度的匀强磁场中，与金属框始终保持良好接触，且与边保持平行。与足够长，两平行导轨间距为，整个金属框与水平绝缘平台间的动摩擦因数，滑动摩擦力可视为最大静摩擦力且金属框电阻可忽略，g取。则以下说法正确的是（　　） A. 若，则导体棒运动的最大速度为4m/s B. 若，则导体棒先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动 C. 若，当导体棒的速度为6m/s时U形金属框开始运动 D. 若，导体棒和U形金属框最终将做加速度为的匀加速直线运动 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．导体棒运动速度最大时，导体棒受力平衡，则 导体棒产生的感应电动势为 感应电流为 若，则导体棒运动的最大速度为 故A正确； B．对导体棒，根据牛顿第二定律可得 可知随着速度的增大，导体棒受到安培力逐渐增大，导体棒做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动，故B错误； C．若，则导体棒运动的最大速度为 金属框开始运动时有 导体棒产生的感应电动势为 感应电流为 解得 故若，当导体棒的速度为6m/s时U形金属框开始运动，故C正确； D．若，则导体棒运动的速度为金属框开始运动，此时电路中的电动势为 电路中的电动势变大，电流变大，当金属框和导体棒的加速度相同时达到稳定状态，则，假设导体棒和U形金属框一起做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律 解得 导体棒和U形金属框最终将做加速度为的匀加速直线运动，故D正确。 故选ACD。 三、非选择题：共54分。 11. 某同学用频闪摄影的方法验证机械能守恒定律，实验中将一钢球从与课桌表面等高处的位置O由静止释放，拍到整个下落过程的频闪照片如图所示，位置O到A、B、C各位置的距离分别为、、。已知频闪摄影的闪光频率为f，重力加速度为g。 （1）若在误差允许范围内，关系式___________（用题中给出的字母表示）成立，则证明钢球从位置O运动到位置B的过程中机械能守恒。 （2）关于该实验，下列说法正确的是___________ A. 实验开始时，先释放钢球再进行频闪摄影 B. 用计算出位置B的速度，算出钢球在B位置的动能，并用来验证机械能守恒 C. 多次实验测得小钢球的重力势能减少量总是略大于动能增加量，这是由于空气阻力造成的 （3）结合实际，可估算该频闪摄影的闪光频率f约为___________ A. 50Hz B. 20Hz C. 10Hz D. 2Hz 【答案】（1） （2）C （3）B 【解析】 【小问1详解】 [1]已知频闪摄影的闪光频率为f，则闪光周期为 由匀变速直线运动在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得钢球下落到B点时的速度 若在误差允许范围内，关系式 即 成立，则证明钢球从位置O运动到位置B的过程中机械能守恒。 【小问2详解】 [2]A．为完整记录钢球的运动情况，实验开始时，应先进行频闪摄影再释放钢球，A错误； B．应用匀变速直线运动的推论计算钢球在B位置的速度，不能用计算出钢球在位置B的速度，否则实验无意义，B错误； C．多次实验测得小钢球的重力势能减少量总是略大于动能增加量，这是由于空气阻力作用，使钢球在下落过程中克服阻力做功减少了动能造成的，C正确。 故选C。 【小问3详解】 [3]由题图可知，钢球从O点到C点经过8次闪光，可知钢球下落时间为t=8T，一般课桌的高度约为h=0.8m，钢球做自由落体运动，下落的高度为 代入数据解得 该频闪摄影的闪光频率f约为 故选B。 12. 如图甲所示为铜漆包线线圈，某同学想测量该线圈的匝数。该线圈的平均直径，已知铜导线的电阻率。 （1）如图乙所示，用螺旋测微器测得铜漆包线的直径___________mm。 （2）该同学首先用欧姆表：挡粗测该线圈的直流电阻指针偏转如图丙所示，则测量值为___________Ω。 （3）为精确地测量该线圈的直流电阻，现提供以下器材供选择： 电流表（量程50mA，内阻，示数用表示） 电流表（量程1mA，内阻，示数用表示） 定值电阻 定值电阻 滑动变阻器R（最大阻值20Ω） 蓄电池E（电动势12V，内阻很小） 开关、导线若干。 ①请选择合适器材在如图丁所示方框中补充完整实验电路图，并标上所选择仪器的代号。___________ ②根据实验电路，线圈直流电阻的计算表达式为___________（用题中所给的字母表示）。 （4）该同学用上述实验测得该线圈直流电阻为51.0Ω，则该线圈的匝数为___________匝。 【答案】（1）0.200##0.199##0.201 （2）48 （3） ①. ②. （4）750 【解析】 【小问1详解】 用螺旋测微器测得铜漆包线的直径 d=0mm+0.01mm×20.0=0.200mm 【小问2详解】 该同学首先用欧姆表挡粗测该线圈的直流电阻，则测量值为4.8×10Ω=48Ω。 【小问3详解】 ①将A2与定值电阻R1串联可改装成量程为 的电压表，根据欧姆表粗测得待测电阻为48Ω，当电流表A1满偏时待测电阻两端的电压仅2.5V，电压测量范围过小，误差较大。故待测电阻应于R2串联，可降低误差，电流表A1内阻已知，故电流表内接，电路如图： ②线圈电阻 【小问4详解】 根据 ，， 解得 解得 匝 13. 鱼类在适宜的水温中才能生存，某探究小组设计的一个水温监测报警装置如图所示，圆柱形导热容器下半部分竖直放置在水中，上半部分处于空气中，容器用质量、面积的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，水的热力学温度时，活塞与容器底的距离，且刚好与低温报警传感器无压力接触，此时低温报警器报警。水温升高后，活塞缓慢上升后接触高温报警传感器，当活塞对高温报警传感器的压力时，高温报警器开始报警。水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内的气体从外界吸收的热量，大气压强恒为，取重力加速度大小。求： （1）水温为280K时容器内气体的压强及高温报警时容器内气体的热力学温度； （2）水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内气体内能的变化量。 【答案】（1），；（2）内能增加30J 【解析】 【详解】（1）设水温为280K时容器内气体的压强为，对活塞受力分析 解得 设高温报警时容器内气体的压强为，对此时活塞受力分析 解得 对以上两个状态，根据理想气体状态方程 其中 解得 （2）水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中， 根据热力学第一定律 所以，水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内气体的内能增加了30J。 14. 如图所示，平台和足够长的传送带处于同一高度，平台右端与传送带左端无缝连接，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向以匀速转动。传送带上方所在区域存在水平向左的匀强电场。在平台左端固定一个轻质短弹簧，一质量m=1kg的带正电的物块B静止在平台右端，将另一个与物块B质量相同的绝缘物块A向左压缩弹簧（不拴连），在与物块B的距离l=9m处由静止释放，物块A问右运动恰好能与物块B接触。将物块A沿竖直方向切去一半（设为A'），然后压缩弹簧仍从距物块B为l处由静止释放，物块A'与物块B发生弹性正碰，碰撞前后物块B的电荷量不变，且碰撞时间极短，碰撞后物块B在传送带上运动，经过时间=0.4s后与传送带共速，A（A'）、B与平台、传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2，取重力加速度大小g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，两物块均可视为质点。物块A'与物块B碰撞后撤去弹簧。 （1）求物块A'碰撞后滑行的距离； （2）求物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功。 【答案】（1）1m；（2）9.6J 【解析】 【详解】（1）从释放物块A到A恰好与物块B接触的过程中，由能量守恒定律可知弹簧弹性势能 设物块A'与物块B碰撞前瞬间的速度大小为，从释放物块A'到物块A'与物块B碰撞前瞬间，由能量守恒定律有 解得 物块A'和物块B发生弹性正碰，设碰撞后瞬间物块A'的速度为v，物块B的速度为，有 解得 ， 碰撞后物块A'反向运动，碰撞后对物块A'有 解得 （2）设物块B受到的电场力大小为F，物块B减速到与传送带速度相同的过程中有 物块B减速时的加速度大小 解得 物块B减速到与传送带速度相同时向右运动的位移大小 物块B与传送带速度相等后，电场力大于最大静摩擦力，物块B将向右继续减速运动，有 设物块B从与传送带共速到减速为零的过程中位移大小为，时间为，有 则 物块B从碰撞后到向右减速为零的过程中，电场力做负功，有 15. 如图所示，两间距为l的足够长平行光滑导轨，固定在倾角θ=37°绝缘斜面上，两导轨间存在磁场，方向垂直导轨平面向下，导轨一端接有电流为I的恒流源。一矩形线框abdc锁定在导轨上，其中ab、cd边为金属导体，它们长均为l，质量均为m、电阻均为R；ac、bd边为轻质绝缘体，它们长均为nl（n为正整数）。以ab边的a点锁定的位置为坐标原点，沿导轨向下为正方向，建立x轴。已知磁感应强度B=（0.2+0.8x）T，l=0.5m，m=0.02kg，R=0.2Ω，I=2A．导轨电阻不计，金属边与导轨接触良好。 （1）S断开，若n=1，线框锁定解除，则线框运动速度v=1m/s时，ab边通过的电流I1； （2）S断开，若n=1，线框锁定解除，则线框运动稳定后的速度v； （3）S闭合，若n=3，现仅限x>2l两导轨上涂上绝缘材料，且该区域两导轨间无磁场。线框锁定解除后，则ab边再次回到释放位置过程中，ab边产生的焦耳热Qa。（已知简谐运动的周期，其中M为振子的质量，k为回复力大小与位移大小之比的常数。） 【答案】（1）；（2）2.4m/s；（3） 【解析】 【详解】（1）根据电磁感应定律，导体棒切割磁感线，回路的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律有 （2）运动稳定后，受力平衡，沿导轨方向有 根据安培力的表达式整理得 解得 v=2.4m/s （3）以导体框为研究对象，当线框平衡时有 线框ab边的平衡位置为 x0=0.05m 偏离平衡位置的位移设为x´，可知 F=0.8Ilxʹ=0.8xʹ 合外力方向与位移方向相反，线框做简谐运动，回到释放位置时刚好完成一个周期。 根据焦耳定律得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $