精品解析：2025届上海市高三下学期质量调研物理试卷

2024学年第二学期上海市质量调研高三物理试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考号。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4.本试卷标注“计算”“论述”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小均取。 一、气体实验 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。 1. 下列说法或操作正确的是（　　）（多选） A. 在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露 B. 推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积 C. 实验过程中应保持周围环境温度不变 D. 多测几组数据，记录并作出图像，若图像为曲线即可说明成反比关系 2. 在操作规范，不漏气的前提下，某同学测得多组压强和体积的数据并作出图线，如果胶管中含有一定质量的气体，作出的图像可能是（　　） A. B. C. 3. 在不同温度环境下，另一位同学对相同气体重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为和，则和的大小关系为___________。（选填“>”、“<”或“=”） 根据所学知识，某物理实验小组制作的下图所示的“饮水鸟”装置，只要面前放一杯水，小鸟就可以不停地“喝水”。小鸟体内装有某种纯液体，鸟的头部和腹部液面上方只有该液体处于“饱和”状态的蒸汽。已知该液体为甲、乙中的一种，液体甲和乙处于饱和状态的蒸汽的压强随温度变化如下图所示。 4. 饮水鸟体内应该填充液体___________。（选填“甲”或“乙”） 5. 饮水鸟处于直立状态时，头部温度一定___________腹部。（选填“低于”、“高于”或“等于”） 【答案】1. AC 2. C 3. 4. 甲 5. 低于 【解析】 【1题详解】 A．本实验必须保证气体质量一定，在注射器柱塞上涂润滑油可以防止气体漏气，故A答案正确； BC．该实验必须保证气体温度不变，用手紧握或快速推拉活塞会使气体的温度升高，故B答案错误，C答案正确； D．p-V图像是双曲线的一支才能说明p、V图像成反比关系，故D答案错误； 故选AC。 【2题详解】 若橡胶管中含有一定质量的气体，由，解得，即图像为一次函数，纵轴的截距为负，故C正确； 【3题详解】 由可知，则图像的斜率，由题图可知,则 【4题详解】 观察饱和汽压 - 温度图像，对于甲液体，其饱和汽压随温度变化比较显著 。“饮水鸟”工作时需要在较小的温度变化下就能产生明显的饱和汽压变化，这样才能实现液体的流动等动作。乙液体的饱和汽压随温度变化相对较平缓。所以为了使“饮水鸟”能更灵敏地工作，饮水鸟体内应该填充液体甲。 【5题详解】 由饱和汽压与温度的关系可知，同种液体的饱和汽压随温度降低而减小。所以只有头部温度低于腹部温度时，头部的饱和汽压才会低于腹部的饱和汽压，从而使得液体从腹部流向头部。 二、航天计划 天舟八号货运飞船入轨后顺利完成状态设置，成功对接于空间站天和核心舱后向端口。交会对接完成后，天舟八号将转入组合体飞行段。后续，神舟十九号航天员乘组将进入天舟八号货运飞船，按计划开展货物转运等相关工作。 6. 我国的“天舟”系列飞船发射过程可以简化为如图所示过程，飞船发射升空后由运载火箭送入近地点为A、远地点为的椭圆轨道上，在B点与空间站实现对接，在飞船从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 加速度越来越小 B. 机械能越来越大 C. 相同时间内，与地心连线扫过的面积越来越小 D. 克服引力做功的功率越来越小 7. 若在速度为的飞船上有一只完好的手表走过了，则地面上的人认为它走过这钟“实际”上花的时间最接近的是（　　） A. B. C. 5min D. 8. 已知海王星的质量约为地球的17倍，半径约为地球的4倍，则海王星与地球上的重力加速度之比为___________，海王星与地球产生的场强之比为___________。（已知光速为） 9. “天舟八号”在发射过程中，火箭本体质量为M，从发射到最终速度，喷出高温高压气体总质量为，剩余燃料质量为m，喷气时间为，取火箭发射方向为正方向。 （1）若某时刻气体与火箭相对地面的速度大小分别为、，从发射到这一时刻，喷出高温高压气体总质量为，喷气时间为，则此时火箭受到的推力为___________。（用题目中的字母表示） （2）火箭的最终速度与火箭本体质量M___________，与喷气时间___________。（均选填“有关”或“无关”） 10. 航天过程中常用LGS激光导星技术，通过发射特定波长的激光束，在地球大气中生成人造参考星，以校正大气湍流对天文观测的干扰。 （1）激光导星通常针对大气中间层（约90公里高度）的钠原子层（振动波长约为589纳米）。通过发射一定波长的激光，激发钠原子发光，形成一个人造“信标星”。则发射激光频率的最佳范围是（ ） A. B. C. D. （2）激光导星技术是利用了激光的（ ）（多选） A.单色性好 B.亮度高 C.相干性好 D.方向性好 （3）在激光的照射下，3种不同金属、、发生光电效应时，反向遏止电压与入射光频率之间的关系如图所示，请你在内分别填入__________。（已知三种金属的截止频率） 11. “天舟八号”飞船向远处发射一束光，当光从弱引力场进入强引力场中发生微弱的红移现象，则此时，光的波长___________，频率___________。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】6. A 7. B 8. ①. 17：16 ②. 17：16 9. ①. ，方向竖直向上 ②. 有关 ③. 无关 10. ①. B ②. ACD ③. 11. ①. 变小 ②. 变大 【解析】 【6题详解】 A．根据可知，从A运动到B的过程中，到地心的距离r逐渐增大，因此加速度逐渐减小，A正确； B．从A运动到B的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，B错误； C．根据开普勒第二定律可知，从A运动到B的过程中，在相等的时间内，扫过的面积相同，C错误； D．在A点，引力的方向与速度方向垂直，功率为0，到达B点时，引力的方向与速度方向依然垂直，功率仍为0，因此从A运动到B的过程中，克服引力做功的功率先增加后减小，D错误。 故选A。 【7题详解】 根据相对论中时间换算公式可知 故选B。 【8题详解】 [1]根据 可知 [2]利用场强的定义 因此场强之比为重力加速度之比为17:16。 【9题详解】 （1）[1]单位时间内喷出气体的质量 在极短时间内，对喷出的气体，根据动量定理 可得火箭对气体向后的推力 根据牛顿第三定律可得火箭受到的推力 方向竖直向上。 （2）[2][3]喷出的气体的过程中满足动量守恒 整理得： 故 因此火箭的最终速度与火箭本体质量有关于，与喷气时间无关。 【10题详解】 （1）[1]当发射激光的频率等于钠原子的振动频率时，振幅最大，容易激发钠原子发光 因此 故选B。 （2）[2]激光导星技术是利用了激光的单色性好、相干性好、方向性好的特点。 故选ACD。 （3）[3]根据光电效应方程 而加上反向电压时，根据动能定理 联立解得 可知当时，图像与横轴的交点为截止频率，可知图像如图所示 【11题详解】 [1][2]光从若引力场进入强引力场时，时空曲率增加，使光子能量上升，导致频率变大，波长变小。 三、离心节速器 离心节速器的主要构件是离心式飞锤，结构如图（a）所示，可以随机轴转速的增减自动条件进入汽轮机的蒸汽流量，确保转速不变。其中已知重锤质量均为，套筒质量为，上拉杆与水平方向夹角为，上拉杆和下拉杆之间的夹角为（和均可变化），转轴和轻质弹簧的重力，套筒和转轴之间的摩擦力，上拉杆与上端到转轴的垂直距离可忽略不计。（重力加速度用表示） 12. 若某一时刻重锤、弹簧和拉杆系统保持静止。（已知下拉杆对重锤的拉力方向沿下拉杆，从重锤指向远离重锤的一端） （1）单侧上拉杆和下拉杆的拉力分别记为、，则___________，___________。（均用表达） （2）若此时弹簧形变量为，则弹簧的劲度系数___________。（用、、、、、、表达） 13. （计算）若上拉杆杆长为，且角度固定不变，若使转轴带动重锤以的角速度转动，则应满足的条件是什么？（用题目中的给定字母表达） 14. 下列关于该装置说法正确的是（　　） A. 若通入蒸汽的能量为，则存在某个条件使全部转化为重锤的动能 B. 保持转速不变，如果考虑套筒和转轴之间的摩擦力，则上拉杆对套筒的拉力将变小 C. 保持转速不变，如果考虑套筒和转轴之间的摩擦力，则下拉杆对套筒的拉力将变大 D. 保持转速不变，如果考虑套筒和转轴之间的摩擦力，则夹角将先变小后变大 15. 若上拉杆和下拉杆杆长均为，套筒和转轴之间的摩擦力做功为，重锤转动周期为，进气和出气的过程中，提供的总能量为，机械转化率为，取上拉杆上端所在平面为零势能面。为使重锤的机械能始终保持在的范围内，则角度应满足的条件是：___________。（不计其他能量损耗） 【答案】12. ①. ②. ③. 13. 14. C 15. 【解析】 【12题详解】 水平方向受力分析： 竖直方向受力分析： 联立可得 对套筒受力分析可知 解得 【13题详解】 向心力大小：。 水平方向根据牛顿第二定律： 。 解得， 得到。 所以 【14题详解】 A．由热力学第二定律可以判断能量转化无法达到百分之百，故A错误； BCD．由力的四边形和几何四边形相似可以判断 当考虑摩擦力时套筒由于摩擦力影响向上位移减小，即增大，有题意可知和不变，因此和将增大，将增大，故BD错误，C正确 故选C。 【15题详解】 由题意可知 联立可得 四、发电机 16. 某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为10匝，面积为，电阻为，若磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流。 （1）线圈中感应电动势的有效值___________。 （2）当叶片位于图示位置时，磁通量的变化率___________（选填“最大”或“最小”），从这个位置开始转动的过程中，电流___________（选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”） 17. （计算）有一种新型的粒子流发电机，与风力发电机工作原理类似。一束粒子流以近似光速的速度向发电机的叶片射来，叶片的半径为。由于工作环境近似于真空，则粒子携带的能量可全部用于发电，试求该粒子流发电机在时间内的发电功率。（已知粒子单个粒子的质量为，粒子的密度为，光速为） 18. 有人想到用海浪来发电，设计了如图方案：浮筒通过长度不变的细绳与重锤相连，细绳上固定一根长为的水平导体棒；地磁场的水平分量视为匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为。在限位装置（未画出）作用下整个系统始终只在竖直方向上近似作简谐振动，振动位移方程为。 （1）浮筒的速度随时间的变化关系式___________。 （2）（论述）导体棒两端产生的电压为正弦交流电___________。 【答案】16. ①. 90V ②. 最小 ③. 一直变大 17. 18. ①. ②. 导体棒两端产生的电压，所以是正弦式交流电。 【解析】 【16题详解】 [1]线圈中感应电动势的最大值为 线圈中感应电动势的有效值 [2]当叶片位于图示位置时，磁通量最大，磁通量的变化率最小； [3]从这个位置开始转动的过程中，磁通量的变化率逐渐增大，根据 可知感应电动势逐渐增大，感应电流一直变大。 【17题详解】 时间内流过的粒子体积 时间内流过的粒子的质量为 则粒子携带能量为 则该粒子流发电机时间内的发电功率为 【18题详解】 [1]根据 对振动位移方程为 两边求导可得 [2]导体棒PQ两端产生的电压 所以是正弦交流电。 五、变化的参考系 与参考体相固连的整个延伸空间。参考体是用来确定物体的位置和描述它的机械运动而选作标准的另一个物体。为了用数值表达一个物体的位置，可在参考体上设置坐标系，称为参考坐标系。 19. 若选定地面为参考系，动车进站时可看做匀减速直线运动，列车停止时，各车厢的车门正好对着站台上对应车厢的候车点，忽略车厢之间的空隙。 （1）一乘客站在5号车厢候车点候车，则1号车厢与2、3号车厢在乘客面前经过所用的时间比最接近于（ ） A. B. C. D. （2）已知动车在相对地面速度为的时候开始减速，加速度大小始终为，现一动车中名乘客从动车头以相对地面速度匀速走向动车尾，且经过时间内走到动车尾，则此时若以该乘客作为参考系，画出动车在时间内的图像，并标出图像中的相关信息___________。（规定列车运动方向为正方向） 20. 如图是磁悬浮实验车与轨道示意图，图乙是固定在车底部金属框abcd（车厢与金属框绝缘）与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨和，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场，二者大小相等，方向相反。车底部金属框的边宽度与磁场间隔相等，当方向相反的匀强磁场同时以恒定速度沿导轨方向向右运动时，金属框会受到磁场力，带动实验车沿导轨运动。设金属框垂直导轨的边长为、总电阻为，实验车与线框的总质量为，磁感应强度为，磁场运动速度为，已知悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力为。 （1）设时刻，实验车的速度为零，求金属框中通过电流的方向为___________（选填“abcd”或“adcb”），边框受到磁场力的方向为___________。（选填“水平向右”或“水平向左”） （2）该过程中，实验车的最大速率___________。 （3）小明绘制出了该过程中通过线框的电流与时间图像，如图所示。则___________，___________。之后小明思考如果在实验车运动的过程中，选取运动的磁场作为参考系，则此时图与纵轴的交点___________，___________。（用题目中的已知量表示，、未知） 21. 科学家发现一个半径为的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。而均匀带电薄球壳在内部任意点产生的电场强度为零，由以上信息结合叠加原理解决下列问题。已知静电力常量为。根据汤姆孙的原子模型，我们可以把原子看成是一个半径为的电中性的球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里。在粒子散射实验中，某粒子沿着原子边缘以速度射向金原子，如图乙所示。不考虑电子对粒子的作用。为简单计，认为该粒子接近金原子时（即，图中两条平行虚线范围内）才受金原子中正电荷的静电作用，作用力为恒力，大小为（和分别为金原子正电荷电量和粒子电量）、方向始终与入射方向垂直，作用时间的数量级为。（粒子动能为，电子电量为 （1）（计算）一半径为、带正电荷的粒子，以球心为原点建立坐标轴，如图甲所示。求轴上电场强度大小与坐标的关系___________。 （2）在粒子散射实验中，小明根据计算，得出了粒子电势能随的变化图像（其中取无穷远处为0势能面），如图所示。其中___________。现在取距离为的点处为零势能面，请你帮助小明补充完整图像___________。（要求：在方框内填入相应的表达式，并画出轴下方的图像） 【答案】19 ①. A ②. 20. ①. adcb ②. 水平向右 ③. ④. ⑤. ⑥. ⑦. 21. ①. 当时，；当时， ②. ③. 【解析】 【19题详解】 （1）根据可逆思想，将动车进站的匀减速直线运动看成初速度为零的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀加速直线运动中相邻的相等的位移所用时间之比为：… 可得1号车厢与2、3号车厢在乘客面前经过所用的时间比为 故选A。 （2）根据速度的合成法则作图如图 【20题详解】 （1）[1] [2]当实验车速度为0时，根据楞次定律“增反减同”可知，电流方向为adcb；根据“来拒去留”可知，金属框受到水平向右的磁场力， （2）[3]试验车的速度最大时满足F=f 即 解得实验车最大速率为 （3）[4] 代表初始时的电流，则有 [5]代表稳定时的电流，根据受力平衡有 解得 [6][7] 根据运动的相对性可知，选取运动的磁场作为参考系时，图与纵轴的交点及最大电流不变，即、 21题详解】 （1）[1]根据点电荷产生的电场公式可知，当时， 当时，将带电球体分为两部分，半径为带电球体和外面的球壳，由题意，的部分在处产生的场强为0，整体带电球在处产生的电场和半径为的球体产生的电场强度相同，则半径为的球体带电量为 则电场为 （2）[2]取无穷远处为0势能面，处的电势能为； 当时，电场为，则从，电势能的变化为 则处的电势能为 可知 [2] 取距离为的点处为零势能面，图像向下平移个单位即可，如图 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024学年第二学期上海市质量调研高三物理试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考号。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4.本试卷标注“计算”“论述”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小均取。 一、气体实验 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。 1. 下列说法或操作正确的是（　　）（多选） A. 在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露 B. 推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积 C. 实验过程中应保持周围环境温度不变 D. 多测几组数据，记录并作出图像，若图像为曲线即可说明成反比关系 2. 在操作规范，不漏气的前提下，某同学测得多组压强和体积的数据并作出图线，如果胶管中含有一定质量的气体，作出的图像可能是（　　） A. B. C. 3. 在不同温度环境下，另一位同学对相同气体重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为和，则和的大小关系为___________。（选填“>”、“<”或“=”） 根据所学知识，某物理实验小组制作的下图所示的“饮水鸟”装置，只要面前放一杯水，小鸟就可以不停地“喝水”。小鸟体内装有某种纯液体，鸟的头部和腹部液面上方只有该液体处于“饱和”状态的蒸汽。已知该液体为甲、乙中的一种，液体甲和乙处于饱和状态的蒸汽的压强随温度变化如下图所示。 4. 饮水鸟体内应该填充液体___________。（选填“甲”或“乙”） 5. 饮水鸟处于直立状态时，头部温度一定___________腹部。（选填“低于”、“高于”或“等于”） 二、航天计划 天舟八号货运飞船入轨后顺利完成状态设置，成功对接于空间站天和核心舱后向端口。交会对接完成后，天舟八号将转入组合体飞行段。后续，神舟十九号航天员乘组将进入天舟八号货运飞船，按计划开展货物转运等相关工作。 6. 我国的“天舟”系列飞船发射过程可以简化为如图所示过程，飞船发射升空后由运载火箭送入近地点为A、远地点为的椭圆轨道上，在B点与空间站实现对接，在飞船从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 加速度越来越小 B. 机械能越来越大 C. 相同时间内，与地心连线扫过的面积越来越小 D. 克服引力做功的功率越来越小 7. 若在速度为的飞船上有一只完好的手表走过了，则地面上的人认为它走过这钟“实际”上花的时间最接近的是（　　） A. B. C. 5min D. 8. 已知海王星的质量约为地球的17倍，半径约为地球的4倍，则海王星与地球上的重力加速度之比为___________，海王星与地球产生的场强之比为___________。（已知光速为） 9. “天舟八号”在发射过程中，火箭本体质量为M，从发射到最终速度，喷出高温高压气体总质量为，剩余燃料质量为m，喷气时间为，取火箭发射方向为正方向。 （1）若某时刻气体与火箭相对地面的速度大小分别为、，从发射到这一时刻，喷出高温高压气体总质量为，喷气时间为，则此时火箭受到的推力为___________。（用题目中的字母表示） （2）火箭最终速度与火箭本体质量M___________，与喷气时间___________。（均选填“有关”或“无关”） 10. 航天过程中常用LGS激光导星技术，通过发射特定波长的激光束，在地球大气中生成人造参考星，以校正大气湍流对天文观测的干扰。 （1）激光导星通常针对大气中间层（约90公里高度）的钠原子层（振动波长约为589纳米）。通过发射一定波长的激光，激发钠原子发光，形成一个人造“信标星”。则发射激光频率的最佳范围是（ ） A. B. C. D. （2）激光导星技术是利用了激光的（ ）（多选） A.单色性好 B.亮度高 C.相干性好 D.方向性好 （3）在激光的照射下，3种不同金属、、发生光电效应时，反向遏止电压与入射光频率之间的关系如图所示，请你在内分别填入__________。（已知三种金属的截止频率） 11. “天舟八号”飞船向远处发射一束光，当光从弱引力场进入强引力场中发生微弱红移现象，则此时，光的波长___________，频率___________。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） 三、离心节速器 离心节速器的主要构件是离心式飞锤，结构如图（a）所示，可以随机轴转速的增减自动条件进入汽轮机的蒸汽流量，确保转速不变。其中已知重锤质量均为，套筒质量为，上拉杆与水平方向夹角为，上拉杆和下拉杆之间的夹角为（和均可变化），转轴和轻质弹簧的重力，套筒和转轴之间的摩擦力，上拉杆与上端到转轴的垂直距离可忽略不计。（重力加速度用表示） 12. 若某一时刻重锤、弹簧和拉杆系统保持静止。（已知下拉杆对重锤的拉力方向沿下拉杆，从重锤指向远离重锤的一端） （1）单侧上拉杆和下拉杆的拉力分别记为、，则___________，___________。（均用表达） （2）若此时弹簧形变量为，则弹簧的劲度系数___________。（用、、、、、、表达） 13. （计算）若上拉杆杆长为，且角度固定不变，若使转轴带动重锤以的角速度转动，则应满足的条件是什么？（用题目中的给定字母表达） 14. 下列关于该装置说法正确的是（　　） A. 若通入蒸汽的能量为，则存在某个条件使全部转化为重锤的动能 B. 保持转速不变，如果考虑套筒和转轴之间的摩擦力，则上拉杆对套筒的拉力将变小 C. 保持转速不变，如果考虑套筒和转轴之间的摩擦力，则下拉杆对套筒的拉力将变大 D. 保持转速不变，如果考虑套筒和转轴之间的摩擦力，则夹角将先变小后变大 15. 若上拉杆和下拉杆杆长均为，套筒和转轴之间的摩擦力做功为，重锤转动周期为，进气和出气的过程中，提供的总能量为，机械转化率为，取上拉杆上端所在平面为零势能面。为使重锤的机械能始终保持在的范围内，则角度应满足的条件是：___________。（不计其他能量损耗） 四、发电机 16. 某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为10匝，面积为，电阻为，若磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流。 （1）线圈中感应电动势的有效值___________。 （2）当叶片位于图示位置时，磁通量的变化率___________（选填“最大”或“最小”），从这个位置开始转动的过程中，电流___________（选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”） 17. （计算）有一种新型的粒子流发电机，与风力发电机工作原理类似。一束粒子流以近似光速的速度向发电机的叶片射来，叶片的半径为。由于工作环境近似于真空，则粒子携带的能量可全部用于发电，试求该粒子流发电机在时间内的发电功率。（已知粒子单个粒子的质量为，粒子的密度为，光速为） 18. 有人想到用海浪来发电，设计了如图方案：浮筒通过长度不变的细绳与重锤相连，细绳上固定一根长为的水平导体棒；地磁场的水平分量视为匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为。在限位装置（未画出）作用下整个系统始终只在竖直方向上近似作简谐振动，振动位移方程为。 （1）浮筒的速度随时间的变化关系式___________。 （2）（论述）导体棒两端产生的电压为正弦交流电___________。 五、变化的参考系 与参考体相固连的整个延伸空间。参考体是用来确定物体的位置和描述它的机械运动而选作标准的另一个物体。为了用数值表达一个物体的位置，可在参考体上设置坐标系，称为参考坐标系。 19. 若选定地面为参考系，动车进站时可看做匀减速直线运动，列车停止时，各车厢的车门正好对着站台上对应车厢的候车点，忽略车厢之间的空隙。 （1）一乘客站在5号车厢候车点候车，则1号车厢与2、3号车厢在乘客面前经过所用的时间比最接近于（ ） A. B. C. D. （2）已知动车在相对地面速度为的时候开始减速，加速度大小始终为，现一动车中名乘客从动车头以相对地面速度匀速走向动车尾，且经过时间内走到动车尾，则此时若以该乘客作为参考系，画出动车在时间内的图像，并标出图像中的相关信息___________。（规定列车运动方向为正方向） 20. 如图是磁悬浮实验车与轨道示意图，图乙是固定在车底部金属框abcd（车厢与金属框绝缘）与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨和，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场，二者大小相等，方向相反。车底部金属框的边宽度与磁场间隔相等，当方向相反的匀强磁场同时以恒定速度沿导轨方向向右运动时，金属框会受到磁场力，带动实验车沿导轨运动。设金属框垂直导轨的边长为、总电阻为，实验车与线框的总质量为，磁感应强度为，磁场运动速度为，已知悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力为。 （1）设时刻，实验车的速度为零，求金属框中通过电流的方向为___________（选填“abcd”或“adcb”），边框受到磁场力的方向为___________。（选填“水平向右”或“水平向左”） （2）该过程中，实验车最大速率___________。 （3）小明绘制出了该过程中通过线框的电流与时间图像，如图所示。则___________，___________。之后小明思考如果在实验车运动的过程中，选取运动的磁场作为参考系，则此时图与纵轴的交点___________，___________。（用题目中的已知量表示，、未知） 21. 科学家发现一个半径为均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。而均匀带电薄球壳在内部任意点产生的电场强度为零，由以上信息结合叠加原理解决下列问题。已知静电力常量为。根据汤姆孙的原子模型，我们可以把原子看成是一个半径为的电中性的球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里。在粒子散射实验中，某粒子沿着原子边缘以速度射向金原子，如图乙所示。不考虑电子对粒子的作用。为简单计，认为该粒子接近金原子时（即，图中两条平行虚线范围内）才受金原子中正电荷的静电作用，作用力为恒力，大小为（和分别为金原子正电荷电量和粒子电量）、方向始终与入射方向垂直，作用时间的数量级为。（粒子动能为，电子电量为 （1）（计算）一半径为、带正电荷的粒子，以球心为原点建立坐标轴，如图甲所示。求轴上电场强度大小与坐标的关系___________。 （2）在粒子散射实验中，小明根据计算，得出了粒子电势能随的变化图像（其中取无穷远处为0势能面），如图所示。其中___________。现在取距离为的点处为零势能面，请你帮助小明补充完整图像___________。（要求：在方框内填入相应的表达式，并画出轴下方的图像） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$