精品解析：2025届江西省高三下学期高考模拟物理试卷（三）

2025届高考模拟卷·物理（三） 一、单项选择题:本大题共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. 某公司发布了一款物流机器人，某次实验人员在测试时，机器人沿直线运动，其速度的倒数随位移变化的规律如图所示，则机器人在0～5m位移内的平均速度大小为（　　） A. 3m/s B. m/s C. m/s D. m/s 2. 用图甲所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。为了研究该“螺旋”情况，现将这一现象简化成如图乙所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴磁感应强度为B的匀强磁场，在xOy平面内，由坐标原点以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入电子束，得到轴线平行于x轴的“螺旋”状电子运动轨迹，电子的比荷为，则此“螺旋”的（　　） A. 半径 B. 半径 C. 螺距 D. 螺距 3. 在经典核式结构模型中，氢原子的电子围绕原子核做圆周运动。经典的电磁理论表明电子做加速运动会发射电磁波，同时电子的轨道半径逐渐减小（假设电子的每一圈运动轨道可近似视为圆周），电磁波的发射功率可表示为（拉莫尔公式）：，其中a为电子的加速度，c为真空光速，k为静电力常数，e为电子电荷量。根据经典电磁理论，在电子落到原子核上之前，下列说法正确是（　　） A. 电磁波发射功率越来越小 B. 电子的动能变化量大于电势能的减少量 C. 电子发射的电磁波的波长越来越短 D. 电子的物质波的波长越来越长 4. 我国科研人员利用“探测卫星”获取了某一星球的探测数据，对该星球有了一定的认识。“探测卫星”在发射过程中，先绕地球做圆周运动，后变轨运动至该星球轨道，绕星球做圆周运动。“探测卫星”在两次圆周运动中的周期二次方与轨道半径三次方的关系图像如图所示，其中P实线部分表示“探测卫星”绕该星球运动的关系图像，Q实线部分表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像，“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足，图中c、m、n已知，则（　　） A. 该星球和地球的质量之比 B. 该星球和地球的第一宇宙速度之比 C. 该星球和地球的密度之比为 D. 该星球和地球表面的重力加速度大小之比为 5. 如图，木板静置于光滑的水平面上，一颗子弹（视为质点）以水平速度击中并留在木板中，若木板对子弹的阻力恒定，子弹质量小于木板质量，虚线表示子弹与木板刚共速时的位置，则在下列四图中子弹与木板刚共速时的位置可能正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，地面上一弹簧竖直支撑着一带活塞的导热汽缸，活塞与汽缸间封闭着一定质量的理想气体，汽缸内部横截面的面积为S，平衡时活塞到汽缸顶部的距离为h。已知大气压强恒为p0，初始时气体的温度为T0，汽缸的质量为M，且p0S=49Mg，重力加速度为g，活塞可无摩擦地自由滑动且不漏气。先缓慢升高环境温度到1.1T0，然后在汽缸顶部轻放一个质量为m的物块，稳定时活塞到汽缸顶部的距离仍为h。弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 升温过程，活塞对气体做的功为5Mgh B. 气体变化过程中活塞到汽缸顶部的最大距离为1.1h C. 物块与汽缸的质量关系为m=5M D. 从放上物块到气体稳定的过程，气体吸收热量 7. 竖直平面内有轻绳1、2、3如图所示连接。绳1水平，绳2与水平方向成60°角，绳3的下端连接一质量为m的导体棒1，在结点O正下方2d距离处固定一导体棒2，两导体棒均垂直于纸面放置。现将导体棒1中通入向里的电流I0，导体棒2中通入向外且缓慢增大的电流I。当增大到某个值时，给导体棒1以向右的轻微扰动，可观察到它以O为圆心做圆周运动缓慢上升到绳1所处的水平线上。绳3的长度为d，两导体棒长度均为l，重力加速度为g。导体棒2以外距离为x处的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（　　） A. 应在时给导体棒1以轻微扰动 B. 绳1中拉力的最大值为 C. 绳2中拉力的最小值为 D. 导体棒2中电流的最大值为 二、多项选择题:本大题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，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. 自行车上装有车头灯发电机，发电机结构示意图如图甲，自行车车轮通过摩擦带动小轮转动，小轮再动旋转磁极转动产生的电动势e随时间t的变化如图乙所示。已知车轮和小轮的转动角速度分别是和，车轮半径，小轮半径（），车头灯两端电压与车轮转动角速度成正比，假设小轮与车轮间无相对滑动，线圈电阻不计，车头灯电阻为R且看作纯电阻，下列说法正确的是（　　） A. 时刻穿过线圈的磁通量变化率最小 B. 小轮的角速度与车轮转动的角速度大小相等 C. 车头灯的电功率与自行车前进速度的平方成反比 D. 自行车前进时速率为 9. 如图所示，和是两个振动频率相同，相位差为，振幅均为2cm的横波波源，两者位于同一直线上，相距12m，连线上有一质点，与的距离为3m。时两波源同时起振，产生的机械波在介质中传播的速度为2m/s，两列波的波长均为4m，下列说法正确的是（　　） A. 两列波周期均为3s B. 稳定后、连线上有6个振动加强点 C. s时，处的质点离平衡位置的距离是2cm D. s时，处的质点离平衡位置的距离是cm 10. 轻弹簧上端连接在箱子顶部中点，下端固定一小球，整个装置静止在水平地面上方。现将箱子和小球由静止释放，箱子竖直下落后落地，箱子落地后瞬间速度减为零且不会反弹。此后小球运动过程中，箱子对地面的压力最小值恰好为零。整个过程小球未碰到箱底，弹簧劲度系数为，箱子和小球的质量均为，重力加速度为。忽略空气阻力，弹簧的形变始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 箱子下落过程中，箱子机械能守恒 B. 箱子落地后，弹簧弹力的最大值为3mg C. 箱子落地后，小球运动的最大速度为 D. 箱子与地面碰撞损失的机械能为 三、非选择题：本大题共5小题，共54分。 11. 小勤同学思考发现“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，于是他采用如图所示实验装置进行探究。实验中小勤研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。 （1）本实验________（填“需要”或者“不需要”）满足m远小于M的条件。 （2）小勤同学实验前测出砂和砂桶的总质量m，重力加速度为g。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数T，通过纸带得出起始点O（初速度为零的点）到某点A的位移L，并通过纸带算出A点的速度v。实验过程中________（填“需要”或者“不需要”）平衡小车M所受的摩擦力。 （3）对m研究，所需验证的动能定理的表达式为________。 A. B. C. D. （4）小勤同学通过纸带测出了起始点O到不同点A、B、C、D……的位移及A、B、C、D……的速度，并做出了图中所示的实线。 （4）小勤同学在让小车质量不变的情况下逐渐增加砂的质量多次做实验，得到如图中虚线________（填“甲”或者“乙”）所示的图线。 12. 某实验小组通过查阅课外书了解到在如图甲所示的电路中，当两个电池的电动势相等，即时，灵敏电流计示数为0。 受此启发，他们从实验室中找来一些器材，设计了如图乙所示电路来测量一待测电源的电动势。图乙中，标准电源的电动势和定值电阻的阻值均为已知量，为灵敏电流计，为一根粗细均匀的电阻线，为滑动触头，可在电阻线上移动，触点为b。请回答下列问题： （1）查询教材可知电阻线的电阻率为，用螺旋测微器测量电阻线的横截面直径如图丙所示，则________。 （2）按图乙连接实物电路。单刀多掷开关从“0”挡调到“1”挡，再调节滑动变阻器的滑片，使灵敏电流计示数为0，此时，标准电源的内阻两端电压是________，定值电阻两端电压是________，通过定值电阻的电流强度是________； （3）保持滑动变阻器的滑片不动，将置于“2”挡，调节________，使灵敏电流计示数为0，并测量________。用已知量和测量量的符号表示待测电源的电动势为________。 13. 如图甲所示，一横截面为正方形的玻璃棒，其长度为，横截面边长为，折射率为。已知光在真空中的传播速度为。 （1）求垂直面射入的单色光从面射出所需要的时间； （2）若将同种材质的玻璃棒制成如图乙所示的半圆形状，其内径为，圆心为，为保证垂直面入射的光全部从面射出，求的最小值。 14. 如图所示，粗糙水平地面AB与半径光滑半圆轨道BCD相连，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上。质量为的小物块在恒力F的作用下（方向未知），从A点由静止开始做匀加速直线运动。已知，小物块与水平地面间的动摩擦因数为，当小物块运动到B点时撤去恒力F，重力加速度g取。 （1）若物块恰能通过D点，求物块在AB段的加速度及F做功的最小值和此时的F的大小。 （2）若物块恰能通过D点，求F的最小值和此时F所做的功。 15. 如图所示，在xOy水平面内，固定着间距为d的足够长光滑金属导轨，右端与电容器相连，在处用长度可忽略的绝缘材料连接，紧靠连接点右侧垂直导轨放置一根质量为m的金属棒ab。在区域存在两个大小为、垂直导轨平面、方向相反的匀强磁场，磁场边界满足；在区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场。边长为d的正方形导线框质量也为m，边和边的电阻均为R，静置在导轨上，位于处。在外力作用下导线框沿x轴正方向以速度做匀速直线运动，当到达时撤去外力，导线框与金属棒ab发生弹性碰撞。不计其它电阻，电容器的储能公式。求： （1）导线框中感应电动势的最大值； （2）导线框边运动到的过程中流过导线框的总电量q； （3）整个过程中外力对导线框所做的功W； （4）电容器最终储存的能量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025届高考模拟卷·物理（三） 一、单项选择题:本大题共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. 某公司发布了一款物流机器人，某次实验人员在测试时，机器人沿直线运动，其速度的倒数随位移变化的规律如图所示，则机器人在0～5m位移内的平均速度大小为（　　） A. 3m/s B. m/s C. m/s D. m/s 【答案】D 【解析】 【详解】图像的与坐标轴所围面积表示时间，则 则机器人在0～5m位移内的平均速度大小为 故选D。 2. 用图甲所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。为了研究该“螺旋”情况，现将这一现象简化成如图乙所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴磁感应强度为B的匀强磁场，在xOy平面内，由坐标原点以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入电子束，得到轴线平行于x轴的“螺旋”状电子运动轨迹，电子的比荷为，则此“螺旋”的（　　） A. 半径 B. 半径 C. 螺距 D. 螺距 【答案】B 【解析】 【详解】AB．电子垂直于磁场方向的分速度 根据 得此“螺旋”的半径 故A错误，B正确； CD．周期 螺距 故CD错误。 故选B。 3. 在经典核式结构模型中，氢原子的电子围绕原子核做圆周运动。经典的电磁理论表明电子做加速运动会发射电磁波，同时电子的轨道半径逐渐减小（假设电子的每一圈运动轨道可近似视为圆周），电磁波的发射功率可表示为（拉莫尔公式）：，其中a为电子的加速度，c为真空光速，k为静电力常数，e为电子电荷量。根据经典电磁理论，在电子落到原子核上之前，下列说法正确是（　　） A. 电磁波发射功率越来越小 B. 电子的动能变化量大于电势能的减少量 C. 电子发射的电磁波的波长越来越短 D. 电子的物质波的波长越来越长 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律可知电子落到原子核上之前，电子轨道半径减小，则加速度增大，根据可知电磁波发射功率越来越大，故A错误； B．根据结合动能表达式可得 电子落到原子核上之前，电子轨道半径减小，动能增大，电势能减小，由于辐射能量出去，电子总能量减小，则电子的动能变化量小于电势能的减少量，故B错误； C．电磁波发射功率越来越大，则电磁波的频率越大，波长越短，故C正确； D．电子的动能增大，则动量增大，根据可知电子的物质波的波长越来越短，故D错误。 故选C。 4. 我国科研人员利用“探测卫星”获取了某一星球的探测数据，对该星球有了一定的认识。“探测卫星”在发射过程中，先绕地球做圆周运动，后变轨运动至该星球轨道，绕星球做圆周运动。“探测卫星”在两次圆周运动中的周期二次方与轨道半径三次方的关系图像如图所示，其中P实线部分表示“探测卫星”绕该星球运动的关系图像，Q实线部分表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像，“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足，图中c、m、n已知，则（　　） A. 该星球和地球的质量之比 B. 该星球和地球的第一宇宙速度之比 C. 该星球和地球的密度之比为 D. 该星球和地球表面的重力加速度大小之比为 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力可得 联立可得 图像的斜率为 该星球和地球的质量之比 故A错误； B．“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足，则 则 根据万有引力提供向心力可得 可得 该星球和地球的第一宇宙速度之比 故B正确； C．体积为 密度为 该星球和地球的密度之比为 故C错误； D．根据万有引力与重力的关系 该星球和地球表面的重力加速度大小之比为 故D错误。 故选B。 5. 如图，木板静置于光滑的水平面上，一颗子弹（视为质点）以水平速度击中并留在木板中，若木板对子弹的阻力恒定，子弹质量小于木板质量，虚线表示子弹与木板刚共速时的位置，则在下列四图中子弹与木板刚共速时的位置可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设子弹射入木块的初速度为，经过时间子弹与木板达到共速，子弹的质量为，木块的质量为，由题意可知，根据动量守恒可得 可得 经过时间子弹发生的位移大小为 木块发生的位移大小为 子弹与木块发生的相对位移大小为 则有 故选B。 6. 如图所示，地面上一弹簧竖直支撑着一带活塞的导热汽缸，活塞与汽缸间封闭着一定质量的理想气体，汽缸内部横截面的面积为S，平衡时活塞到汽缸顶部的距离为h。已知大气压强恒为p0，初始时气体的温度为T0，汽缸的质量为M，且p0S=49Mg，重力加速度为g，活塞可无摩擦地自由滑动且不漏气。先缓慢升高环境温度到1.1T0，然后在汽缸顶部轻放一个质量为m的物块，稳定时活塞到汽缸顶部的距离仍为h。弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 升温过程，活塞对气体做的功为5Mgh B. 气体变化过程中活塞到汽缸顶部的最大距离为1.1h C. 物块与汽缸的质量关系为m=5M D. 从放上物块到气体稳定过程，气体吸收热量 【答案】BC 【解析】 【详解】A．缓慢升温过程，对汽缸与活塞整体进行分析，整体受到重力与弹簧弹力作用，令弹簧形变量为，汽缸与活塞总质量为，根据平衡条件有 可知， 缓慢升温过程，弹簧的形变量不变，即活塞位置不变，可知，活塞对气体不做功，故A错误； B．缓慢升温过程，对汽缸进行分析有 解得 可知，缓慢升温过程中，气体压强不变，根据盖吕萨克定律有 解得 故B正确； C．稳定时活塞到汽缸顶部的距离仍为h，此时对汽缸与物块整体分析有 根据查理定律有 又由于 p0S=49Mg 解得 故C正确； D．从放上物块到气体稳定的过程，气体温度不变，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体将向外界释放热量，故D错误。 故选BC。 7. 竖直平面内有轻绳1、2、3如图所示连接。绳1水平，绳2与水平方向成60°角，绳3的下端连接一质量为m的导体棒1，在结点O正下方2d距离处固定一导体棒2，两导体棒均垂直于纸面放置。现将导体棒1中通入向里的电流I0，导体棒2中通入向外且缓慢增大的电流I。当增大到某个值时，给导体棒1以向右的轻微扰动，可观察到它以O为圆心做圆周运动缓慢上升到绳1所处的水平线上。绳3的长度为d，两导体棒长度均为l，重力加速度为g。导体棒2以外距离为x处的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（　　） A. 应在时给导体棒1以轻微的扰动 B. 绳1中拉力的最大值为 C. 绳2中拉力的最小值为 D. 导体棒2中电流的最大值为 【答案】A 【解析】 【详解】A．对导体棒1进行受力分析如图 此三个力组成的封闭三角形与相似，所以 故 初始时，有 又 解得 故A正确； B．对结点进行分析，绳1和绳2中的拉力和的合力大小恒为，导体棒运动过程中和的合力将从竖直方向逆时针转到水平方向，由图示可知先增大后减小，当与绳2垂直时最大，最大值为，故B错误； C．一直在减小，直至导体棒1运动至绳1所在的水平线上时最小，最小值为零，故C错误； D．由 得 由几何关系，导体棒1运动至绳1所在的水平线上时，有最大值且为，所以最大值 又 此时 所以电流的最大值为 故D错误。 故选A。 二、多项选择题:本大题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，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. 自行车上装有车头灯发电机，发电机结构示意图如图甲，自行车车轮通过摩擦带动小轮转动，小轮再动旋转磁极转动产生电动势e随时间t的变化如图乙所示。已知车轮和小轮的转动角速度分别是和，车轮半径，小轮半径（），车头灯两端电压与车轮转动角速度成正比，假设小轮与车轮间无相对滑动，线圈电阻不计，车头灯电阻为R且看作纯电阻，下列说法正确的是（　　） A. 时刻穿过线圈的磁通量变化率最小 B. 小轮的角速度与车轮转动的角速度大小相等 C. 车头灯的电功率与自行车前进速度的平方成反比 D. 自行车前进时的速率为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图乙可知，当时瞬时感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律 可知，此时的线圈的磁通量变化率为零，故A正确； B．因为摩擦小轮与车轮之间没有相对滑动，所以它们的线速度大小相等，即 又因为 所以 故B错误； C．车头灯两端的电压U与车轮转动的角速度成正比，而车轮行进的速度 所以车头灯两端的电压U与自行车速度成正比，根据车头灯的电功率 所以车头灯的电功率与自行车速度的平方成正比，故C错误； D．由图乙可知，线圈转动的角速度为 则小轮边缘的线速度为 因为，小轮与车轮间无相对滑动，所以自行车前进时的速率等于小轮边缘的线速度大小，故D正确。 故选AD。 9. 如图所示，和是两个振动频率相同，相位差为，振幅均为2cm的横波波源，两者位于同一直线上，相距12m，连线上有一质点，与的距离为3m。时两波源同时起振，产生的机械波在介质中传播的速度为2m/s，两列波的波长均为4m，下列说法正确的是（　　） A. 两列波的周期均为3s B. 稳定后在、连线上有6个振动加强点 C. s时，处的质点离平衡位置的距离是2cm D. s时，处的质点离平衡位置的距离是cm 【答案】BC 【解析】 【详解】A．两列波的周期均为 选项A错误； B．两波源起振方向相反，则振动加强点满足 可得 由于，解得 即x=1m，3m，5m，7m，9m，11m，即稳定后在、连线上有6个振动加强点，选项B正确； C．只有左侧波源S1的振动传到A点经过时间 则s时，A处质点振动，则离平衡位置的距离是2cm，选项C正确； D．右侧波源S2的振动传到A点的时间为 因A点振动加强，则s时，即又经过，A处的质点回到平衡位置，即离平衡位置的距离是零，选项D错误。 故选BC。 10. 轻弹簧上端连接在箱子顶部中点，下端固定一小球，整个装置静止在水平地面上方。现将箱子和小球由静止释放，箱子竖直下落后落地，箱子落地后瞬间速度减为零且不会反弹。此后小球运动过程中，箱子对地面的压力最小值恰好为零。整个过程小球未碰到箱底，弹簧劲度系数为，箱子和小球的质量均为，重力加速度为。忽略空气阻力，弹簧的形变始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 箱子下落过程中，箱子机械能守恒 B. 箱子落地后，弹簧弹力的最大值为3mg C. 箱子落地后，小球运动的最大速度为 D. 箱子与地面碰撞损失的机械能为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．箱子静止时，对小球分析有 对箱子分析有 当箱子由静止释放瞬间，弹簧弹力不发生突变，小球在这瞬间仍然平衡，加速度为0，而箱子释放瞬间固定箱子的力消失，箱子所受合力为 可得该瞬间箱子的加速度 此后弹簧会恢复原长，在弹簧恢复原长的过程中，弹簧弹力对箱子做正功，若此过程中箱子落地，则此过程中箱子的机械能增加；若在弹簧恢复原长时箱子还未落地，由于箱子的速度大于小球的速度，弹簧将被压缩，弹簧弹力将对箱子做负功，箱子的机械能又会减小，但无论何种情况，箱子在运动过程中除了重力做功外，弹簧弹力也在做功，因此箱子下落过程中，箱子机械能不守恒，故A错误； B．根据题意，此后小球运动过程中，箱子对地面的压力最小值恰好为零，则对箱子有 弹簧处于压缩状态，且为压缩最短位置处，可知小球做简谐振动，此时弹簧的压缩量与小球合力为零时弹簧的伸长量之和即为小球做简谐振动的振幅，根据简谐振动的对称性可知，在最低点 在最高点 联立解得 而当小球运动至最低点时弹簧弹力有最大值，即为，故B正确； C．小球做简谐振动，在平衡位置时有 解得 即弹簧被拉伸时小球受力平衡，处于简谐振动的平衡位置，此处小球的速度有最大值，而根据以上分析可知，小球在最高点时弹簧的弹力和在平衡位置时弹簧的弹力大小相同，只不过在最高位置时弹簧处于被压缩状态，在平衡位置时弹簧处于被拉伸状态，显然压缩量和伸长量相同，则小球从最高点到达平衡位置下落的高度 而弹簧压缩量和伸长量相同时所具有的弹性势能相同，即小球在最高点和在平衡位置时弹簧的弹性势能相同，则对小球由最高点到平衡位置根据动能定理可得 解得 故C错误； D．箱子损失的机械能即为箱子、弹簧、小球所构成的系统损失的机械能，小球在平衡位置时弹簧所具有的弹性势能和在箱子未落下时弹簧所具有的弹性势能相同，由能量守恒可得 解得箱子损失的机械能 故D正确。 故选BD。 三、非选择题：本大题共5小题，共54分。 11. 小勤同学思考发现“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，于是他采用如图所示实验装置进行探究。实验中小勤研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。 （1）本实验________（填“需要”或者“不需要”）满足m远小于M的条件。 （2）小勤同学实验前测出砂和砂桶的总质量m，重力加速度为g。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数T，通过纸带得出起始点O（初速度为零的点）到某点A的位移L，并通过纸带算出A点的速度v。实验过程中________（填“需要”或者“不需要”）平衡小车M所受的摩擦力。 （3）对m研究，所需验证的动能定理的表达式为________。 A. B. C. D. （4）小勤同学通过纸带测出了起始点O到不同点A、B、C、D……的位移及A、B、C、D……的速度，并做出了图中所示的实线。 （4）小勤同学在让小车质量不变的情况下逐渐增加砂的质量多次做实验，得到如图中虚线________（填“甲”或者“乙”）所示的图线。 【答案】（1）不需要 （2）需要 （3）A （4）甲 【解析】 【小问1详解】 实验中，根据力传感器的读数可以直接求出小车受到的拉力，不需要满足小车的质量M远大于砂和砂桶的总质量m这一条件。 【小问2详解】 尽管实验装置采用了力传感器，也需要平衡摩擦力，否则力传感器的示数不等于合力大小。 【小问3详解】 对m研究，根据动能定理有 故选A。 【小问4详解】 对小车，根据动能定理有 联立解得 逐渐增加砂的质量m，图像的斜率越大，故在让小车质量不变的情况下逐渐增加砂的质量多次做实验，得到图中虚线“甲”所示的图线。 12. 某实验小组通过查阅课外书了解到在如图甲所示的电路中，当两个电池的电动势相等，即时，灵敏电流计示数为0。 受此启发，他们从实验室中找来一些器材，设计了如图乙所示电路来测量一待测电源的电动势。图乙中，标准电源的电动势和定值电阻的阻值均为已知量，为灵敏电流计，为一根粗细均匀的电阻线，为滑动触头，可在电阻线上移动，触点为b。请回答下列问题： （1）查询教材可知电阻线的电阻率为，用螺旋测微器测量电阻线的横截面直径如图丙所示，则________。 （2）按图乙连接实物电路。单刀多掷开关从“0”挡调到“1”挡，再调节滑动变阻器的滑片，使灵敏电流计示数为0，此时，标准电源的内阻两端电压是________，定值电阻两端电压是________，通过定值电阻的电流强度是________； （3）保持滑动变阻器的滑片不动，将置于“2”挡，调节________，使灵敏电流计示数为0，并测量________。用已知量和测量量的符号表示待测电源的电动势为________。 【答案】 ①. #### ②. 0 ③. ④. ⑤. 滑动触头 ⑥. 电阻线ab段长度为 ⑦. 【解析】 【详解】（1）[1]电阻线的横截面直径 （2）[2]单刀多掷开关从“0”挡调到“1”挡，再调节滑动变阻器的滑片，使灵敏电流计示数为0，此时，标准电源的内阻两端电压0； [3]定值电阻两端电压是； [4]通过定值电阻的电流强度； （3）[5]保持滑动变阻器的滑片不动，将置于“2”挡，调节滑动触头； [6]测量电阻线ab段长度为； [7]由电压规律 ， 解得待测电源的电动势为 13. 如图甲所示，一横截面为正方形的玻璃棒，其长度为，横截面边长为，折射率为。已知光在真空中的传播速度为。 （1）求垂直面射入的单色光从面射出所需要的时间； （2）若将同种材质的玻璃棒制成如图乙所示的半圆形状，其内径为，圆心为，为保证垂直面入射的光全部从面射出，求的最小值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）光在玻璃中传播速度为 则垂直A面射入的单色光从B面射出需要的时间为 （2）沿内侧垂直A面射入的光在外表面的入射角最小，如刚好发生全反射，则所有光都能全部从B面射出，设此时入射角为，则 解得 则最小值为 14. 如图所示，粗糙水平地面AB与半径的光滑半圆轨道BCD相连，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上。质量为的小物块在恒力F的作用下（方向未知），从A点由静止开始做匀加速直线运动。已知，小物块与水平地面间的动摩擦因数为，当小物块运动到B点时撤去恒力F，重力加速度g取。 （1）若物块恰能通过D点，求物块在AB段的加速度及F做功的最小值和此时的F的大小。 （2）若物块恰能通过D点，求F的最小值和此时F所做的功。 【答案】（1），， （2）， 【解析】 【小问1详解】 若物块恰能通过D点，则有 解得 物块从B到D过程，根据机械能守恒可得 解得 物块从A到B过程，根据运动学公式可得 解得物块在AB段的加速度 物块从A到B过程，根据动能定理可得 可知当摩擦力为0，摩擦力做功为0，F做功具有最小值，则F做功的最小值为 对物块进行受力分析，由于摩擦力为0，则支持力为0，故有， 可得F的大小为 【小问2详解】 根据（1）问分析可知物块在AB段的加速度为，设F与水平方向的夹角为，则有，， 联立可得 其中 可知当时，F具有最小值，可得 此时F所做的功为 15. 如图所示，在xOy水平面内，固定着间距为d的足够长光滑金属导轨，右端与电容器相连，在处用长度可忽略的绝缘材料连接，紧靠连接点右侧垂直导轨放置一根质量为m的金属棒ab。在区域存在两个大小为、垂直导轨平面、方向相反的匀强磁场，磁场边界满足；在区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场。边长为d的正方形导线框质量也为m，边和边的电阻均为R，静置在导轨上，位于处。在外力作用下导线框沿x轴正方向以速度做匀速直线运动，当到达时撤去外力，导线框与金属棒ab发生弹性碰撞。不计其它电阻，电容器的储能公式。求： （1）导线框中感应电动势的最大值； （2）导线框边运动到的过程中流过导线框的总电量q； （3）整个过程中外力对导线框所做的功W； （4）电容器最终储存的能量。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）当运动到时，导线框中和都在垂直切磁感线且同向叠加，因此感应电动势最大 （2）导线框边在至区间运动过程中，只有边在切割，感应电动势的瞬时表达式 产生正弦交流电，等效于面积为S的线圈在匀强磁场中做匀速圆周运动，转动角速度 由感应电动势最大值 解得 至区间相当于绕圈转动角度，磁通量变化量 感应电动势的平均值 感应电流的平均值 流过导线框的总电量 （3）导线框边在至区间运动过程中，产生正弦交流电，感应电动势最大值为 则有效值 回路中产生的焦耳热 导线框边在至区间运动过程中，两边切割，感应电动势的瞬时表达式 同理，回路中产生的焦耳热 由功能关系可知，外力对导线框所做的功 （4）当到达瞬间撤去外力，导线框恰与金属棒ab发生弹性碰撞，设碰撞后瞬间导线框速度为，金属棒ab速度为，由动量守恒定律有 由能量守恒有 解得 ， 碰撞后导线框边停在绝缘位置，金属棒ab与电容器构成回路，金属棒ab对电容器充电，当电容器电压 金属棒ab稳定后做匀速直线运动。对金属棒ab动量定理有 根据 解得 因此，电容器最终存储的能量 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $