精品解析：2025届河北省沧州市高三下学期4月复习质量监测（二模）物理试题

沧州市2025届普通高中高三总复习质量监测 物理试卷 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号及座位号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将本试卷和答题卡一并交回。 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. 在2024年8月11日的巴黎奥运会上，李雯雯成功卫冕了女子81公斤以上级举重冠军。如图甲所示，在抓举阶段，运动员将杠铃从地面提升至头顶，杠铃运动的v-t图像如图乙所示。在M、N、P、Q四点中，运动员对杠铃作用力最大的点是（　　） A. M点 B. N点 C. P点 D. Q点 2. 将一不带电的金属球放置在电场中形成如实线所示的电场线（未画方向），一带负电的粒子在电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b为轨迹上两点，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 金属球内部电场强度处处相等且不为0 B. 金属球左半部分一定带正电 C. a点电势一定高于b点电势 D. 该粒子在a点的电势能一定大于其在b点的电势能 3. 在2025年1月20日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现了超1亿摄氏度下1066秒的稳态长脉冲高约束模等离子体运行，这一成就为人类探索清洁能源的未来开辟了新篇章。已知中子、质子、氚核的质量分别为1.009u、1.007u、3.016u（1u相当于931.5MeV的能量）。热核反应中用到的氚核的结合能为（　　） A. 8MeV B. 8.1MeV C. 8.4MeV D. 8.7MeV 4. 如图甲、乙所示为示波管的原理图，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。现在偏转电极YY'之间加如图丙所示电压。加速电压U0的调节不仅影响电子速度，还能间接控制波形显示的缩放比例，是示波器校准的重要参数。若仅将加速电压U0增大为原来的2倍，其他条件不变，则电子在竖直方向的最大侧移量变为原来的（　　） A. B. C. D. 2倍 5. 如图所示，倾角为37°的斜面固定在水平面内，斜面顶端AA'的离地高度h=6m，在斜面底端BB'固定有竖直的足够大的挡板。现在AA'的中点O斜向上以不同速率抛出一小球，小球抛出时的速度方向与水平面间的夹角为45°，且速率的最大值为10m/s。已知重力加速度为10m/s2，忽略空气阻力的影响，则小球直接落在挡板上与A点等高的可能落点构成线段的长度为（　　） A. 6m B. 8m C. 10m D. 12m 6. 如图甲所示，小明用两个相同的发光二极管A和B并联制成一个霓虹灯装饰，接在交流电源上。已知交流电源输出的电流随时间的变化关系如图乙所示，发光二极管具有单向导电性，当二极管接正向电压时，二极管导通，接反向电压时不导通，则1000s内通过发光二极管A的电荷量约为（　　） A. 3.2C B. 3.6C C. 4.2C D. 5.0C 7. 如图所示，轻质弹性绳的一端固定在O点，另一端与一小球相连，带孔小球穿在一固定半圆环上，弹性绳绕过固定在半圆环顶端A点的光滑小定滑轮，OA为弹性绳原长。当小球位于半圆环底端B点时，小球与半圆环间恰好无相互作用。现对小球施加一外力F，使小球受到向右的轻微扰动缓慢向上运动，运动过程中小球与半圆环间仍无相互作用，弹性绳始终在弹性限度内且弹性绳弹力与其形变量成正比，则外力F的大小（　　） A. 先减小后增大 B. 先增大后减小 C. 越来越小 D. 越来越大 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，有两个或两个以上的选项符合题目要求，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. 保温壶在日常生活中非常实用。如图所示，保温壶的容积为2L，壶盖上的面板能显示温度。现将1.5L的热水倒入壶内，盖紧壶盖，水面上方封闭有一定量的气体，气体压强为大气压强p0，面板显示温度为97℃，一晚过后，面板显示温度为77℃。若封闭气体可看作理想气体且认为气体体积没有变化，认为封闭气体和水的温度相同，不考虑水的蒸发对气体压强的影响。已知热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273K。下列说法正确的是（　　） A. 一晚过后封闭气体的压强为 B. 此过程封闭气体向外放热 C. 此过程每个气体分子的动能都减小 D. 此过程中单位时间撞击到壶壁单位面积上的气体分子的数目增大 9. 如图所示，在实线ACODE以上区域存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B，AC=OC=OD=DE=L。磁场边界A点有一粒子源，能射出质量为m、电荷量为的带电粒子，粒子以不同的速率垂直AC向上进入磁场，则粒子从COD边界射出磁场时，在磁场中运动的时间可能是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示是嫦娥六号奔月示意图，嫦娥六号在地球转移轨道P点第一次制动后进入椭圆轨道I，第二次制动后变为椭圆轨道II，第三次制动后变为圆轨道III。已知嫦娥六号在轨道I、II、III的运行周期分别为12h、4h和2h，圆轨道III的半径为r，轨道I、II的半短轴分别约为和，月球的质量为M，嫦娥六号的质量为m，引力常量为G，椭圆的面积公式为（a为椭圆的半长轴，b为椭圆的半短轴），卫星在同一轨道上运行时与中心天体的连线在单位时间扫过的面积为常数，即（L为卫星到中心天体的距离，为速度垂直于卫星与中心天体连线的分量）。下列说法正确的是（　　） A. 椭圆轨道I的半长轴为 B. 嫦娥六号在轨道II和轨道III上经过P点的加速度相同 C. 嫦娥六号在轨道II上经过P点的线速度大小约为 D. 嫦娥六号在P点制动，从轨道I变到轨道II的过程中，制动力所做的功约为 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某物理兴趣小组利用倾斜的气垫导轨装置探究系统机械能守恒，如图甲所示。质量为m1的带遮光条的滑块放在气垫导轨上，由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为m2的钩码相连，间距为x的光电门1和2固定在气垫导轨上。气垫导轨与水平面的夹角可调，当地的重力加速度为g。 ①用螺旋测微器测得遮光条的宽度如图乙所示，则宽度d=_________mm； ②气垫导轨正常工作后，调整气垫导轨与水平面的夹角，使得滑块通过两个光电门的时间相等； ③在满足②的情况下，将一质量为m的重物挂到钩码上，将系统由静止释放，测出滑块依次经过光电门1、2的时间分别为t1、t2，若表达式______________________________（用题中所给的物理量符号表示）成立，则系统机械能守恒得到验证。 12. 某实验小组用单摆测当地重力加速度。如图丙所示，在轻质细线的一端打一个比小球上的孔径略大一些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，制成一个单摆。铁架台放在实验桌边，以方便调整摆线长度。 （1）将小球缓慢拉离平衡位置，达到最高点时细线与竖直方向的夹角约为5°，然后由静止释放，当小球到达最低点时开始计时，同时数“0”，小球每次经过最低点计数一次，数到n时停止计时，秒表读数为t，则单摆周期T=___________（用t和n表示）； （2）多次改变摆线长L并测出相应周期T，计算出T2，作出T2-L图像，如图丁所示，其中当摆线长分别为L1、L2时，测得对应单摆周期为T1、T2，由此可得当地的重力加速度g=__________（用L1、L2、T1、T2表示）。 13. 某物理兴趣小组欲用一半导体薄膜压力传感器制作苹果自动分拣装置。 （1）物理兴趣小组利用图甲装置研究半导体薄膜压力传感器在受到不同压力作用时其电阻的变化规律，利用数字多用电表选用电阻挡直接测出通过施加不同的压力F时，压力传感器的电阻R。 （2）以传感器所受的压力F为横轴、传感器电阻R为纵轴建立直角坐标系，利用所测数据在坐标系中描点，将这些点用光滑曲线连接起来，如图乙所示。 ①从图乙中可以看出，随着压力的增大，传感器的电阻不断__________（填“增大”或“减小”）。 ②压力为1N时曲线的斜率为__________kΩ/N（结果保留2位有效数字），斜率越大，半导体薄膜压力传感器的灵敏度就__________（填“越高”或“越低”）。 （3）兴趣小组利用该半导体薄膜压力传感器制作了图丙所示的苹果自动分拣装置，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。 该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.3kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R1的压力为1N。调节可调电阻R2，可改变R1、R2两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，R2两端的电压恰好能使放大电路导通，使电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫作放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。已知左侧电源电动势E=7V，内阻不计，放大电路的激励电压为2V。 ①自动分拣装置正常工作时，大苹果通过__________（填“通道A”或“通道B”）； ②为使该装置达到上述分拣目的，R2的阻值等于__________ kΩ（结果保留2位有效数字）； ③若要提高分拣标准到0.45kg，可只适当__________（填“调大”或“调小”）R2的阻值。 14. 如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为r的圆弧，O为圆弧面圆心，OABC构成正方形，在O处有一点光源。只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线。已知与OC夹角为30°的光线刚好不能从BC边射出，光在真空中的传播速度为c。求： （1）透明材料对光线的折射率n； （2）光线从O到B传播时间t。 15. 如图所示，足够长的固定平行金属导轨A1B1B2A2与水平面的夹角θ=30°，导轨的右端接有开关S及阻值为R的电阻，导轨的间距为2L，导轨上的C1C2下方存在随空间交替变化的条形区域的匀强磁场，方向如图，磁感应强度大小均为B，每一条形磁场区域的宽度均为L。相同的金属棒MN和PQ用绝缘轻质杆D1D2固定在一起组成一个“工”字形工件。现闭合开关S并将“工”字形工件从C1C2的上方某一位置由静止释放，金属棒MN刚进入磁场时加速度变为零。已知金属棒MN和PQ的质量均为3m、电阻均为2R、长度均为2L，二者之间的间距为L，运动过程中两金属棒与导轨始终接触良好，不计金属棒与导轨之间的摩擦力，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。 （1）金属棒MN刚进入磁场时，求电阻R两端的电压； （2）求“工”字形工件由静止释放时，金属棒MN与C1C2之间的距离x1； （3）当金属棒PQ刚进入磁场时打开开关S并开始计时，经过时间t，“工”字形工件的加速度再次变为零，求此时金属棒PQ与C1C2之间的距离x2。 16. 如图所示，水平面上放置一左端固定在Q点、右端与物块A相连的轻质弹簧，弹簧的劲度系数k=20N/m。初始锁定物块A、B后放置在水平面上O点，此时弹簧伸长量x0=0.2m，A、B之间夹有不计质量的火药。水平面上O点左侧粗糙，右侧光滑，A与水平面间动摩擦因数μ1=0.08。水平面右下方有足够长的倾角θ=30°的斜面，水平面与斜面顶端P点的高度差h=0.6m，下端带有弹性挡板且板长L=4m的长木板C恰好静止在斜面顶端P点。解除A、B锁定，火药瞬间爆炸后，B向右运动，从水平面的右端水平抛出，恰好沿斜面方向落到长木板的顶端。已知A的质量mA=5kg，B的质量mB=1kg，C的质量mC=3kg，B与C之间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力的影响，物块A、B均可看作质点。在运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能。求： （1）物块B与C上的挡板发生第一次弹性碰撞前的速度大小； （2）从爆炸开始到A最终静止，物块A通过总路程； （3）物块B和长木板C之间因摩擦产生的总热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 沧州市2025届普通高中高三总复习质量监测 物理试卷 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号及座位号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将本试卷和答题卡一并交回。 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. 在2024年8月11日的巴黎奥运会上，李雯雯成功卫冕了女子81公斤以上级举重冠军。如图甲所示，在抓举阶段，运动员将杠铃从地面提升至头顶，杠铃运动的v-t图像如图乙所示。在M、N、P、Q四点中，运动员对杠铃作用力最大的点是（　　） A. M点 B. N点 C. P点 D. Q点 【答案】A 【解析】 【详解】由图乙可知，M点杠铃的加速度向上，N点加速度为零，P、Q点加速度向下，根据牛顿第二定律可知，运动员施加的力需满足 可知在M点 在N点 在P、Q点 故选A。 2. 将一不带电的金属球放置在电场中形成如实线所示的电场线（未画方向），一带负电的粒子在电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b为轨迹上两点，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 金属球内部电场强度处处相等且不0 B. 金属球左半部分一定带正电 C. a点电势一定高于b点电势 D. 该粒子在a点的电势能一定大于其在b点的电势能 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属球处于静电平衡状态，内部电场强度处处为0，故A错误； B．根据粒子运动轨迹可知，轨迹凹侧指向金属球右半部分，则金属球右半部分一定带正电，金属球整体呈电中性，故左半部分一定带负电，故B错误； C．金属球右半部分带正电，电场方向是从左向右，则b点电势高于a点，故C错误； D．因负电荷在电势低处电势能大，故该粒子在a点的电势能一定大于其在b点的电势能，故D正确。 故选D。 3. 在2025年1月20日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现了超1亿摄氏度下1066秒的稳态长脉冲高约束模等离子体运行，这一成就为人类探索清洁能源的未来开辟了新篇章。已知中子、质子、氚核的质量分别为1.009u、1.007u、3.016u（1u相当于931.5MeV的能量）。热核反应中用到的氚核的结合能为（　　） A. 8MeV B. 8.1MeV C. 8.4MeV D. 8.7MeV 【答案】C 【解析】 【详解】氚核由1个质子和2个中子组成，可知质量亏损为 则氚核的结合能为 故选C。 4. 如图甲、乙所示为示波管的原理图，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。现在偏转电极YY'之间加如图丙所示电压。加速电压U0的调节不仅影响电子速度，还能间接控制波形显示的缩放比例，是示波器校准的重要参数。若仅将加速电压U0增大为原来的2倍，其他条件不变，则电子在竖直方向的最大侧移量变为原来的（　　） A B. C. D. 2倍 【答案】B 【解析】 【详解】若加速电压U0增大为原来的2倍，电子射出加速电场时的速度v0增大为原来的倍，则电子在偏转电极间运动的时间变为原来的，竖直方向的最大侧移量对应UY的峰值，在电场中的加速度不变，则侧移量变为原来的，电子射出偏转电场后至运动到荧光屏的时间也变为原来的，射出偏转电场时沿竖直方向的速度变为原来的，所以电子射出偏转电场后至运动到荧光屏时沿竖直方向的侧移量也变为原来的。 故选B。 5. 如图所示，倾角为37°的斜面固定在水平面内，斜面顶端AA'的离地高度h=6m，在斜面底端BB'固定有竖直的足够大的挡板。现在AA'的中点O斜向上以不同速率抛出一小球，小球抛出时的速度方向与水平面间的夹角为45°，且速率的最大值为10m/s。已知重力加速度为10m/s2，忽略空气阻力的影响，则小球直接落在挡板上与A点等高的可能落点构成线段的长度为（　　） A. 6m B. 8m C. 10m D. 12m 【答案】D 【解析】 【详解】小球做斜抛运动，运动时间 水平分位移 则 A点到挡板的距离 则挡板上与A点等高的可能落点构成的线段长度 故选D。 6. 如图甲所示，小明用两个相同的发光二极管A和B并联制成一个霓虹灯装饰，接在交流电源上。已知交流电源输出的电流随时间的变化关系如图乙所示，发光二极管具有单向导电性，当二极管接正向电压时，二极管导通，接反向电压时不导通，则1000s内通过发光二极管A的电荷量约为（　　） A. 3.2C B. 3.6C C. 4.2C D. 5.0C 【答案】A 【解析】 【详解】二极管具有单向导电性，在一个周期T内只有半个周期有电流通过二极管A，在一个周期内通过二极管A的电荷量为 根据题意 可得 则1000s内通过发光二极管A的电荷量为 故选A。 7. 如图所示，轻质弹性绳的一端固定在O点，另一端与一小球相连，带孔小球穿在一固定半圆环上，弹性绳绕过固定在半圆环顶端A点的光滑小定滑轮，OA为弹性绳原长。当小球位于半圆环底端B点时，小球与半圆环间恰好无相互作用。现对小球施加一外力F，使小球受到向右的轻微扰动缓慢向上运动，运动过程中小球与半圆环间仍无相互作用，弹性绳始终在弹性限度内且弹性绳弹力与其形变量成正比，则外力F的大小（　　） A. 先减小后增大 B. 先增大后减小 C. 越来越小 D. 越来越大 【答案】D 【解析】 【详解】由题可知，小球在B点时重力和弹力平衡，有 在上移到C点时，受力如图所示，设弹性绳与竖直方向夹角为θ，则 方向沿AC，根据三角形定则可知，外力F必沿BC方向，大小 在上移的过程中变大，则F越来越大。 故选D。 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，有两个或两个以上的选项符合题目要求，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. 保温壶在日常生活中非常实用。如图所示，保温壶的容积为2L，壶盖上的面板能显示温度。现将1.5L的热水倒入壶内，盖紧壶盖，水面上方封闭有一定量的气体，气体压强为大气压强p0，面板显示温度为97℃，一晚过后，面板显示温度为77℃。若封闭气体可看作理想气体且认为气体体积没有变化，认为封闭气体和水的温度相同，不考虑水的蒸发对气体压强的影响。已知热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273K。下列说法正确的是（　　） A. 一晚过后封闭气体的压强为 B. 此过程封闭气体向外放热 C. 此过程每个气体分子的动能都减小 D. 此过程中单位时间撞击到壶壁单位面积上的气体分子的数目增大 【答案】AB 【解析】 【详解】A．封闭气体做等容变化 ， 根据理想气体状态方程 可知，一晚过后封闭气体的压强为 故A正确； B．此过程封闭气体温度降低，气体分子平均动能减小，内能减小，又由于体积不变，则对外做功，又根据热力学第一定律 可知，气体向外放热，故B正确； C．气体温度降低，气体分子平均动能减小，但不是所有分子动能都减小，故C错误； D．气体温度降低，气体分子平均动能减小，又体积不变，所以单位时间撞击到壶壁单位面积上的气体分子的数目减小，故D错误。 故选AB。 9. 如图所示，在实线ACODE以上的区域存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B，AC=OC=OD=DE=L。磁场边界A点有一粒子源，能射出质量为m、电荷量为的带电粒子，粒子以不同的速率垂直AC向上进入磁场，则粒子从COD边界射出磁场时，在磁场中运动的时间可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】AC．带电粒子在磁场中的运动临界如图所示 若粒子从C点或D点射出，运动时间为 且粒子不可能做完整圆周运动，故A错误，C正确； B．M点为运动轨迹与边界OD的切点，N为AM与OC的交点，若粒子恰好从M点射出，由于圆心必然在AB水平线上，轨迹与OD相切，即过圆心做OD的垂线与水平方向所成角，和过水平线上C点做OD垂线与水平方向所成角相同，又由几何关系可知为等边三角形，所以过水平线上C点做OD垂线与水平方向所成角为30°，因此运动轨迹对应的圆心角为210°，运动时间为 故B正确； D．若粒子从O点射出，则运动时间为 但粒子到达O点之前已从D点射出，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示是嫦娥六号奔月的示意图，嫦娥六号在地球转移轨道P点第一次制动后进入椭圆轨道I，第二次制动后变为椭圆轨道II，第三次制动后变为圆轨道III。已知嫦娥六号在轨道I、II、III的运行周期分别为12h、4h和2h，圆轨道III的半径为r，轨道I、II的半短轴分别约为和，月球的质量为M，嫦娥六号的质量为m，引力常量为G，椭圆的面积公式为（a为椭圆的半长轴，b为椭圆的半短轴），卫星在同一轨道上运行时与中心天体的连线在单位时间扫过的面积为常数，即（L为卫星到中心天体的距离，为速度垂直于卫星与中心天体连线的分量）。下列说法正确的是（　　） A. 椭圆轨道I的半长轴为 B. 嫦娥六号在轨道II和轨道III上经过P点的加速度相同 C. 嫦娥六号在轨道II上经过P点的线速度大小约为 D. 嫦娥六号在P点制动，从轨道I变到轨道II的过程中，制动力所做的功约为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．椭圆轨道I、II和III的周期之比为 根据开普勒第三定律得 解得， 故A错误； B．嫦娥六号在轨道II和轨道III上经过P点时，万有引力提供加速度 所以加速度均为 且方向均指向月球，故B正确； C．设在轨道III上经过P点时速度大小为v3，由万有引力提供向心力得 解得 设嫦娥六号在轨道I和轨道II上经过P点时的线速度大小为v1和v2，由 可得，， 解得， 故C正确； D．设嫦娥六号在P点制动，从轨道I变到轨道II的过程中，制动力所做的功为W，由动能定理可得 解得 故D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某物理兴趣小组利用倾斜的气垫导轨装置探究系统机械能守恒，如图甲所示。质量为m1的带遮光条的滑块放在气垫导轨上，由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为m2的钩码相连，间距为x的光电门1和2固定在气垫导轨上。气垫导轨与水平面的夹角可调，当地的重力加速度为g。 ①用螺旋测微器测得遮光条的宽度如图乙所示，则宽度d=_________mm； ②气垫导轨正常工作后，调整气垫导轨与水平面的夹角，使得滑块通过两个光电门的时间相等； ③在满足②的情况下，将一质量为m的重物挂到钩码上，将系统由静止释放，测出滑块依次经过光电门1、2的时间分别为t1、t2，若表达式______________________________（用题中所给的物理量符号表示）成立，则系统机械能守恒得到验证。 【答案】 ①. 6.725（6.724~6.728） ②. 【解析】 【详解】[1]螺旋测微器读数为； [2]设气垫导轨与水平面的夹角为，滑块通过两个光电门的时间相等，说明滑块做匀速直线运动，满足 将一质量为m的重物挂到钩码上，将系统由静止释放，则滑块依次经过光电门1、2的过程中系统减少的重力势能为 系统增加的动能为 则若表达式 成立时，则系统机械能守恒得到验证。 12. 某实验小组用单摆测当地的重力加速度。如图丙所示，在轻质细线的一端打一个比小球上的孔径略大一些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，制成一个单摆。铁架台放在实验桌边，以方便调整摆线长度。 （1）将小球缓慢拉离平衡位置，达到最高点时细线与竖直方向的夹角约为5°，然后由静止释放，当小球到达最低点时开始计时，同时数“0”，小球每次经过最低点计数一次，数到n时停止计时，秒表读数为t，则单摆周期T=___________（用t和n表示）； （2）多次改变摆线长L并测出相应周期T，计算出T2，作出T2-L图像，如图丁所示，其中当摆线长分别为L1、L2时，测得对应单摆周期为T1、T2，由此可得当地的重力加速度g=__________（用L1、L2、T1、T2表示）。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，相邻两次经过最低点的时间差为半个周期，则 得 【小问2详解】 根据单摆周期公式，得 图像斜率 整理得 13. 某物理兴趣小组欲用一半导体薄膜压力传感器制作苹果自动分拣装置。 （1）物理兴趣小组利用图甲装置研究半导体薄膜压力传感器在受到不同压力作用时其电阻的变化规律，利用数字多用电表选用电阻挡直接测出通过施加不同的压力F时，压力传感器的电阻R。 （2）以传感器所受的压力F为横轴、传感器电阻R为纵轴建立直角坐标系，利用所测数据在坐标系中描点，将这些点用光滑曲线连接起来，如图乙所示。 ①从图乙中可以看出，随着压力的增大，传感器的电阻不断__________（填“增大”或“减小”）。 ②压力为1N时曲线的斜率为__________kΩ/N（结果保留2位有效数字），斜率越大，半导体薄膜压力传感器的灵敏度就__________（填“越高”或“越低”）。 （3）兴趣小组利用该半导体薄膜压力传感器制作了图丙所示的苹果自动分拣装置，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。 该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.3kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R1的压力为1N。调节可调电阻R2，可改变R1、R2两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，R2两端的电压恰好能使放大电路导通，使电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫作放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。已知左侧电源电动势E=7V，内阻不计，放大电路的激励电压为2V。 ①自动分拣装置正常工作时，大苹果通过__________（填“通道A”或“通道B”）； ②为使该装置达到上述分拣目的，R2的阻值等于__________ kΩ（结果保留2位有效数字）； ③若要提高分拣标准到0.45kg，可只适当__________（填“调大”或“调小”）R2的阻值。 【答案】 ①. 减小 ②. 25 ③. 越高 ④. 通道B ⑤. 14 ⑥. 调小 【解析】 【详解】[1]从图中可以看出，随着压力的增大，传感器的电阻不断减小； [2]压力为零时，传感器的电阻为，压力为1N时，传感器的电阻为35kΩ，故压力为1N时，曲线的斜率为25kΩ/N； [3]斜率越大，半导体薄膜压力传感器的灵敏度就越高； [4]大苹果通过托盘秤时，R2两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道B； [5]杠杆对R1的压力为1N，R1阻值为35kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，R2的阻值需满足 则； [6]苹果分拣标准增大到0.45kg时，R1阻值减小，若R2阻值不变，电源电动势不变，R2分压增大，要使R2分压不变，则R2的阻值需要调小。 14. 如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为r的圆弧，O为圆弧面圆心，OABC构成正方形，在O处有一点光源。只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线。已知与OC夹角为30°的光线刚好不能从BC边射出，光在真空中的传播速度为c。求： （1）透明材料对光线的折射率n； （2）光线从O到B的传播时间t。 【答案】（1）2 （2） 【解析】 【小问1详解】 与OC夹角为30°的光线刚好不能从BC边射出，则可得 又 解得 小问2详解】 （2）设光线从O到B的传播过程中在空气中的运动时间为t1，在介质中的运动时间为t2，可得 又 光线从O到B的传播时间 15. 如图所示，足够长的固定平行金属导轨A1B1B2A2与水平面的夹角θ=30°，导轨的右端接有开关S及阻值为R的电阻，导轨的间距为2L，导轨上的C1C2下方存在随空间交替变化的条形区域的匀强磁场，方向如图，磁感应强度大小均为B，每一条形磁场区域的宽度均为L。相同的金属棒MN和PQ用绝缘轻质杆D1D2固定在一起组成一个“工”字形工件。现闭合开关S并将“工”字形工件从C1C2的上方某一位置由静止释放，金属棒MN刚进入磁场时加速度变为零。已知金属棒MN和PQ的质量均为3m、电阻均为2R、长度均为2L，二者之间的间距为L，运动过程中两金属棒与导轨始终接触良好，不计金属棒与导轨之间的摩擦力，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。 （1）金属棒MN刚进入磁场时，求电阻R两端的电压； （2）求“工”字形工件由静止释放时，金属棒MN与C1C2之间的距离x1； （3）当金属棒PQ刚进入磁场时打开开关S并开始计时，经过时间t，“工”字形工件的加速度再次变为零，求此时金属棒PQ与C1C2之间的距离x2。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 金属棒MN刚进入磁场时加速度变为零，则可得 R两端的电压 解得 【小问2详解】 金属棒MN刚进入磁场时有， 工件从静止释放到金属棒MN刚进入磁场，由动能定理可得 解得 【小问3详解】 工件完全进入磁场后有， 工件受到的安培力 解得 工件再次加速度为零时，此时速度为v1，有 工件完全进入磁场后到再次加速度为零，由动量定理可得 其中 解得 16. 如图所示，水平面上放置一左端固定在Q点、右端与物块A相连的轻质弹簧，弹簧的劲度系数k=20N/m。初始锁定物块A、B后放置在水平面上O点，此时弹簧伸长量x0=0.2m，A、B之间夹有不计质量的火药。水平面上O点左侧粗糙，右侧光滑，A与水平面间动摩擦因数μ1=0.08。水平面右下方有足够长的倾角θ=30°的斜面，水平面与斜面顶端P点的高度差h=0.6m，下端带有弹性挡板且板长L=4m的长木板C恰好静止在斜面顶端P点。解除A、B锁定，火药瞬间爆炸后，B向右运动，从水平面的右端水平抛出，恰好沿斜面方向落到长木板的顶端。已知A的质量mA=5kg，B的质量mB=1kg，C的质量mC=3kg，B与C之间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力的影响，物块A、B均可看作质点。在运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能。求： （1）物块B与C上的挡板发生第一次弹性碰撞前的速度大小； （2）从爆炸开始到A最终静止，物块A通过的总路程； （3）物块B和长木板C之间因摩擦产生的总热量。 【答案】（1）8m/s （2）1m （3）36J 【解析】 【小问1详解】 设火药爆炸后A和B速度大小分别为v1和v2，B向右做匀速直线运动，从水平面抛出后做平抛运动，根据题意有， 解得 B刚落到C上时的速度 解得 设C与斜面间的动摩擦因数为，初始时C恰好静止在斜面上，得 则B滑上C后，C受到B沿斜面向下的滑动摩擦力，此时 C因此保持静止，B沿斜面方向做匀加速直线运动，则有 则B与C的挡板发生第一次碰撞前的速度 解得 【小问2详解】 火药爆炸过程中对A、B由动量守恒定律得 解得 设A向左移动x1后速度减为零，由能量守恒定律得 解得 设A再向右移动x2后速度减为零，且处于压缩状态，由能量守恒定律得 解得，可知此时A恰好回到弹簧原长，A停止运动 则A在整个运动过程中的总路程 【小问3详解】 从B落到C顶端到第一次碰撞，B、C间因摩擦产生的热量 从第一次碰撞开始，系统动量守恒，经多次碰撞后，B相对C静止于挡板处，由动量守恒定律得 解得，二者以此速度一起沿斜面向下做匀速直线运动 第一次碰撞后的运动过程中，B、C系统重力势能减少量等于C与斜面间的摩擦生热，则此过程中B、C间因摩擦产生的热量 则整个过程中B、C间因摩擦产生的热量 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$