精品解析：广东省广州市铁一中学2024-2025学年高三下学期2月月考物理试题

2024---2025学年下学期广州市铁一中学高三年级2月月考 高三物理 本试卷共7页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。 一、单择题：本大题7小题，每小题4分，共28分。 1. 从熔盐中提取易裂变物质的方法之一为铋锂合金还原萃取镤，在熔盐中，钍吸收中子生成钍，然后衰变成镤，镤以27天的半衰期衰变成铀，从而获得核反应的重要物资。下列说法正确的是（　　） A. 钍衰变成镤的过程中释放出一个粒子同时伴随着核能的释放 B. 镤经过54天会全部衰变为铀 C. 镤衰变为铀的半衰期会随着环境温度的升高而变短 D. 镤的比结合能小于铀的比结合能 2. 如图所示，探测器前往月球的过程中，首先进入环绕地球的“停泊轨道”，在P点变速进入地月“转移轨道”，接近月球时，被月球引力俘获，在Q点通过变轨实现在“工作轨道”上匀速绕月飞行。下列关于探测器的说法正确的是（　　） A. 发射速度大于地球的第二宇宙速度 B. 在“地月转移轨道”上经过Q点时的加速度大于在“工作轨道”上经过Q点时的加速度 C. 在“地月转移轨道”上运行周期小于在“停泊轨道”上的运行周期 D. 在“停泊轨道”的P点必须加速才能进入“地月转移轨道”，而在Q点必须减速才能进入“工作轨道” 3. 如图所示，国产C919飞机正在沿机身所在直线匀速斜向上飞行，机身与水平方向的夹角为θ，飞机受到的重力大小为G，垂直机身向上的空气升力为，沿飞机前进方向的动力大小为，空气阻力与飞机运动方向相反、大小为。下列关系式正确的是（　　） A B. C. D. 4. 如图所示，空间中固定有、、、四根无限长的相互平行的直导线，相邻导线间的距离相等，导线上的四点恰构成与垂线垂直的正方形MNPQ，其几何中心为O点，若四根导线通有等大同向电流，则下列说法正确的是（　　） A. O点的磁场方向沿MN方向 B. O点的磁场方向沿MQ方向 C. 所受安培力的方向从M点指向P点 D. 对的安培力小于对的安培力 5. 2023年10月2日，在杭州亚运会蹦床女子个人项目决赛中，中国选手包揽冠亚军。假设在比赛中的某一个时间段内蹦床所受的压力随时间变化的关系如图所示，忽略空气阻力，重力加速度。下列说法正确的是（ ） A. 1.0s～1.4s内运动员向上运动，处于失重状态 B. 1.0s～1.4s内运动员向下运动，处于超重状态 C. 1.4s时运动员的速度达到最大值 D. 运动员在脱离蹦床后的上升过程中上升的最大高度约为3.6m 6. 如图所示，AB、CD、EF都为半径为R的空间球面的直径，其中AB与EF同在水平面内，EF与AB的夹角θ=45°，CD与水平面垂直，现在A、B两点分别固定等量异种点电荷，则（　　） A. E、F两点电势相同 B. E、F两点电场强度相同 C 沿直线从C到D，电场强度先变小后变大 D. 将带正电的检验电荷从E点沿直线移到F点，电场力不做功 7. 玉米收割后脱粒玉米用如图甲所示的传送带装置，可近似为如图乙所示物理过程，将收割晒干的玉米投入脱粒机后，玉米粒从静止开始被传送到底端与脱粒机相连的顺时针匀速转动的传送带上，一段时间后和传送带保持相对静止，直至从传送带的顶端飞出最后落在水平地面上，不计空气阻力。已知玉米粒在此运动过程中的速率为v，加速度大小为a，动能为，机械能为E，玉米粒距离地面的高度为h，下列图像能近似反映上述物理过程的是（ ） A. B. C. D. 二、多择题：本大题3小题，每小题6分，共18分。 8. 如图所示，一个质量为m的物块以初速度冲上倾角为的斜面，经过时间t速度变为零。物块与斜面间动摩擦因数为，重力加速度为g。设初速度方向为正方向，在时间t内，下列说法正确的是（　　） A. 物块受到的合外力的冲量为 B. 物块受到的重力的冲量大小为 C. 物块受到的支持力的冲量大小为 D. 物块受到的摩擦力的冲量为 9. 有两个钓鱼时所用的不同的鱼漂P和Q，分别漂浮于平静水面上的不同位置，平衡时状态均如图甲所示。现因鱼咬钩而使鱼漂P和Q均在竖直方向上做简谐运动，振动图像如图乙所示，以竖直向上为正方向，则下列说法正确的是（　　） A. 一段时间后可在水面观察到稳定干涉图样 B. t=0.6s时鱼漂P和Q的速度都为0 C. t=1.0s时鱼漂P和Q速度方向相反 D. t=1.0s时鱼漂P和Q的加速度方向相同 10. 如图所示，半径为r的导电圆环(电阻不计)绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为R的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°角。在圆环圆心角∠MON=120°的范围内(两条虚线之间)分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一阻值也为R的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上。在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ） A. 电阻两端的电压大小为 B. 金属轮转动一周，流过电阻R的电荷量为 C. 金属轮转动一周，电阻R上产生的热量为 D. 外力做功的功率大小为 三、实验题：本大题2小题，11题6分，12题9分，共15分。 11. 在利用“双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距为d，双缝到光屏间的距离为L，在调好实验装置后，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹，当分划板在图中B位置时，对应游标卡尺读数如图，则： （1）分划板在图中B位置时游标卡尺读数________mm； （2）若分划板在图中A位置时游标卡尺读数为，则该单色光的波长的表达式为________（用、及题中所给字母及必要的数字表示） （3）若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离，则条纹间距________（填“变宽”或“变窄”或“不变”） 12. 掺氧化锡（FTO）玻璃由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成，在太阳能电池研发等多个领域有重要应用。为测量薄膜的厚度d，进行如下操作： （1）如图甲，是一块长度为L，宽度为h的长条型FTO玻璃。 （2）先使用多用电表的欧姆挡粗测，选择开关置于“”档，进行______调零后，将红黑表笔接在薄膜左右两端面中点，示数如图乙所示，读得电阻______。 （3）为进一步测得准确值，设计如图丙所示的电路，器材如下 A．电源E（电动势为3V，内阻可忽略） B．电压表V（量程0～3V，内阻约） C．电流表A（量程0～10mA，内阻） D．滑动变阻器（最大阻值为） E．定值电阻 F．定值电阻 G．开关一个，导线若干 较好地完成实验，定值电阻R应选______（选填“”或“”）。 （4）实验中，当滑片位于变阻器中间时，电流表示数为；若滑片滑到变阻器最右端时，则电流表的读数增加量______（填“大于”“小于”或“等于”）。当滑片置于恰当位置时，电压表读数为U，电流表读数为I，电流表内阻，则通过薄膜的电阻的表达式______（用U、I、和R表示）。 （5）为测得该薄膜的厚度d，除了上述测得的物理量和题中的已知量，还需要知道的物理量是该薄膜的______。（用文字表述） 四、计算题：本大题3小题，13题9分，14题14分，15题16分。 13. 一个带有活塞A的导热气缸B，放在倾角的光滑斜面上，活塞用细绳拉着，细绳另一端固定在斜面上端的挡板上，细绳平行于斜面。初始状态活塞到气缸底部的距离，气缸底部到斜面底端的挡板距离，气缸内气体的初始温度。已知气缸质量，活塞质量，活塞的横截面积，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度，大气压。（已知） （1）初始状态下气缸内气体压强有多大？ （2）对气缸进行缓慢加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，其中，求该过程中气体吸收的热量Q。 14. 如图所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距为。导轨平面与水平面成角，质量均为、阻值均为、长度均为的金属棒、紧挨着放在两导轨上，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现固定金属棒，将金属棒由静止释放，经过一段时间开始匀速下滑，已知运动过程中金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触，重力加速度为求： （1）金属棒匀速下滑时的速度大小； （2）已知从金属棒释放至速度达到最大速度一半的过程中，通过金属棒的电荷量为6C，求该过程中金属棒产生的焦耳热（计算结果保留一位小数）； （3）若金属棒不固定，将金属棒由静止释放的同时、给金属棒平行于导轨向上的恒力，求金属棒匀速运动时的速度大小。 15. 现代科技中常常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某控制装置如图所示，区域Ⅰ是圆弧形均匀辐向电场，半径为R的中心线处的场强大小处处相等，且大小为，方向指向圆心；在空间坐标系中，区域Ⅱ是边长为L的正方体空间，该空间内充满沿y轴正方向的匀强电场（大小未知）；区域Ⅲ也是边长为L的正方体空间，空间内充满平行于平面，与x轴负方向成45°角的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在区域Ⅲ的上表面是一粒子收集板；一群比荷不同的带正电粒子以不同的速率先后从沿切线方向进入辐向电场，所有粒子都能通过辐向电场从坐标原点O沿x轴正方向进入区域Ⅱ，不计带电粒子所受重力和粒子之间的相互作用。 （1）若某一粒子进入辐向电场的速率为，该粒子通过区域Ⅱ后刚好从P点进入区域Ⅲ中，已知P点坐标为，求该粒子的比荷和区域Ⅱ中电场强度的大小； （2）保持（1）问中不变，为了使粒子能够在区域Ⅲ中直接打到粒子收集板上，求粒子的比荷需要满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024---2025学年下学期广州市铁一中学高三年级2月月考 高三物理 本试卷共7页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。 一、单择题：本大题7小题，每小题4分，共28分。 1. 从熔盐中提取易裂变物质的方法之一为铋锂合金还原萃取镤，在熔盐中，钍吸收中子生成钍，然后衰变成镤，镤以27天的半衰期衰变成铀，从而获得核反应的重要物资。下列说法正确的是（　　） A. 钍衰变成镤的过程中释放出一个粒子同时伴随着核能的释放 B. 镤经过54天会全部衰变为铀 C. 镤衰变为铀的半衰期会随着环境温度的升高而变短 D. 镤的比结合能小于铀的比结合能 【答案】D 【解析】 【详解】A．由质量数和电荷数守恒可得钍衰变成镤的衰变方程为 A错误； B．每经过一个半衰期会有一半放射性元素发生衰变，所以镤经过54天会剩余 B项错误； C．半衰期由原子核本身决定，与化学状态和物理环境无关，C错误； D．比结合能越大越稳定，在衰变过程中衰变后的产物比反应物要稳定，所以铀的比结合能大于镤的比结合能，D正确。 故选D。 2. 如图所示，探测器前往月球的过程中，首先进入环绕地球的“停泊轨道”，在P点变速进入地月“转移轨道”，接近月球时，被月球引力俘获，在Q点通过变轨实现在“工作轨道”上匀速绕月飞行。下列关于探测器的说法正确的是（　　） A. 发射速度大于地球的第二宇宙速度 B. 在“地月转移轨道”上经过Q点时的加速度大于在“工作轨道”上经过Q点时的加速度 C. 在“地月转移轨道”上的运行周期小于在“停泊轨道”上的运行周期 D. 在“停泊轨道”的P点必须加速才能进入“地月转移轨道”，而在Q点必须减速才能进入“工作轨道” 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于月球还未超出地球的引力范围，故探测器的发射速度应大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度，故A错误； B．探测器在“地月转移轨道”上Q点和“工作轨道”上Q点受力相同，故加速度相同，故B错误； C．根据开普勒第三定律 可知，在“地月转移轨道”上的运行周期大于在“停泊轨道”上的运行周期，故C错误； D．在P点进入“地月转移轨道”，做离心运动，所以在P点必须加速；而在Q点进入“工作轨道”，做近心运动，所以在Q点必须减速，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，国产C919飞机正在沿机身所在直线匀速斜向上飞行，机身与水平方向的夹角为θ，飞机受到的重力大小为G，垂直机身向上的空气升力为，沿飞机前进方向的动力大小为，空气阻力与飞机运动方向相反、大小为。下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】对飞机受力分析，如图所示 根据平衡条件，水平方向 在竖直方向 联立，解得 故选D。 4. 如图所示，空间中固定有、、、四根无限长的相互平行的直导线，相邻导线间的距离相等，导线上的四点恰构成与垂线垂直的正方形MNPQ，其几何中心为O点，若四根导线通有等大同向电流，则下列说法正确的是（　　） A. O点的磁场方向沿MN方向 B. O点的磁场方向沿MQ方向 C. 所受安培力方向从M点指向P点 D. 对的安培力小于对的安培力 【答案】C 【解析】 【详解】AB．因四根导线中的电流大小相等，O点与四根导线的距离均相等，由右手螺旋定则和对称性可知，在O点产生的磁感应强度与在O点产生的磁感应强度等大反向，在O点产生的磁感应强度与在O点产生的磁感应强度等大反向，所以O点的磁感应强度等于0，故AB错误； C．根据“同向电流吸引，反向电流排斥”的推论可知，受其余三条导线的吸引力分别指向三条导线，根据对称性，与对的安培力大小相等，所以两者合力的方向由M点指向P点，再与对的安培力合成，总安培力方向由M点指向P点，故C正确； D．相比离更近些，处于产生的较强的磁场区域，由安培力大小与磁感应强度成正比可知对的安培力大于对的安培力，则对的安培力大于对的安培力，故D错误。 故选C。 5. 2023年10月2日，在杭州亚运会蹦床女子个人项目决赛中，中国选手包揽冠亚军。假设在比赛中的某一个时间段内蹦床所受的压力随时间变化的关系如图所示，忽略空气阻力，重力加速度。下列说法正确的是（ ） A. 1.0s～1.4s内运动员向上运动，处于失重状态 B. 1.0s～1.4s内运动员向下运动，处于超重状态 C. 1.4s时运动员速度达到最大值 D. 运动员在脱离蹦床后的上升过程中上升的最大高度约为3.6m 【答案】D 【解析】 【详解】AB．1.0s～1.4s内运动员对蹦床的压力逐渐变大，则运动员向下运动，压力先小于重力，加速度向下，失重；后压力大于重力，加速度向上，超重，选项AB错误； C．1.4s时运动员对蹦床的压力最大，此时到达最低点，则运动员的速度为零，选项C错误； D．运动员在脱离蹦床后到再次回到蹦床上用时间为3.8s-2.1s=1.7s，则上升过程中上升的最大高度约为 选项D正确 故选D。 6. 如图所示，AB、CD、EF都为半径为R空间球面的直径，其中AB与EF同在水平面内，EF与AB的夹角θ=45°，CD与水平面垂直，现在A、B两点分别固定等量异种点电荷，则（　　） A. E、F两点电势相同 B. E、F两点电场强度相同 C. 沿直线从C到D，电场强度先变小后变大 D. 将带正电的检验电荷从E点沿直线移到F点，电场力不做功 【答案】B 【解析】 【详解】AB．等量异种点电荷的电场和等势线分布如图所示 由图可知，E、F两点电势不相同，但两点电场强度相同，故A错误，B正确； C．沿直线从C到D，电场强度先变大后变小，故C错误； D．将带正电的检验电荷从E点沿直线移到F点，电势降低，电势能减小，电场力做正功，故D错误。 故选B。 7. 玉米收割后脱粒玉米用如图甲所示的传送带装置，可近似为如图乙所示物理过程，将收割晒干的玉米投入脱粒机后，玉米粒从静止开始被传送到底端与脱粒机相连的顺时针匀速转动的传送带上，一段时间后和传送带保持相对静止，直至从传送带的顶端飞出最后落在水平地面上，不计空气阻力。已知玉米粒在此运动过程中的速率为v，加速度大小为a，动能为，机械能为E，玉米粒距离地面的高度为h，下列图像能近似反映上述物理过程的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意可知，玉米粒在传送带上先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动；玉米粒从传送带抛出后到最高点过程，速率应不断减小，到最高点后速率再逐渐增大，故A错误； B．根据题意可知，玉米粒在传送带上先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动；则加速度先恒定不变，再变为0，玉米粒从传送带抛出后，加速度为重力加速度，故B错误； C．根据题意可知，玉米粒在传送带上运动时，动能先增大后不变；玉米粒从传送带抛出后到最高点过程，动能应不断减小，到最高点后动能再增大，故C错误； D．根据功能关系可知，除重力的其他力做功的功等于机械能的变化量，玉米粒在传送带上运动时，先受到滑动摩擦力后受到静摩擦力，玉米粒的机械能一直增大，且图像的斜率先表示滑动摩擦力后表示静摩擦力，则加速阶段的斜率大于匀速阶段的斜率；玉米粒从传送带抛出后到落回地面过程，只受重力作用，机械能不变，故D正确。 故选D。 二、多择题：本大题3小题，每小题6分，共18分。 8. 如图所示，一个质量为m的物块以初速度冲上倾角为的斜面，经过时间t速度变为零。物块与斜面间动摩擦因数为，重力加速度为g。设初速度方向为正方向，在时间t内，下列说法正确的是（　　） A. 物块受到的合外力的冲量为 B. 物块受到的重力的冲量大小为 C. 物块受到的支持力的冲量大小为 D. 物块受到的摩擦力的冲量为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由动量定理有 所以合外力的冲量为，故A项错误； B．由冲量公式，重力的冲量大小为 故B项错误； C．对物块受力分析，其支持力大小为 支持力的冲量大小为 故C项正确； D．物块受到的摩擦力大小为 所以受到摩擦力的冲量为 故D项正确。 故选CD。 9. 有两个钓鱼时所用的不同的鱼漂P和Q，分别漂浮于平静水面上的不同位置，平衡时状态均如图甲所示。现因鱼咬钩而使鱼漂P和Q均在竖直方向上做简谐运动，振动图像如图乙所示，以竖直向上为正方向，则下列说法正确的是（　　） A. 一段时间后可在水面观察到稳定干涉图样 B. t=0.6s时鱼漂P和Q的速度都为0 C. t=1.0s时鱼漂P和Q的速度方向相反 D. t=1.0s时鱼漂P和Q的加速度方向相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由题图乙可知，两个简谐振动产生的两列波的周期不相等，则有频率不相等，不满足干涉的条件，因此在水面观察不到稳定干涉图样，A错误； B．t=0.6s时，鱼漂P和Q都经过平衡位置，它们的速度都均为最大值，B错误； C． t=1.0s时，鱼漂P的速度方向为正值，Q的速度方向为负值，可知两速度方向相反，C正确； D． t=1.0s时，鱼漂P和Q的位移均是负值，由，可知加速度的方向均沿y轴正方向，此时鱼漂P和Q的加速度方向相同，D正确。 故选CD。 10. 如图所示，半径为r的导电圆环(电阻不计)绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为R的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°角。在圆环圆心角∠MON=120°的范围内(两条虚线之间)分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一阻值也为R的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上。在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ） A. 电阻两端的电压大小为 B. 金属轮转动一周，流过电阻R的电荷量为 C. 金属轮转动一周，电阻R上产生的热量为 D. 外力做功的功率大小为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．辐条切割磁感线产生的电动势为 三根辐条中，有一根切割磁感线，相当于电源，其他两根与电阻R并联，相当于外电路，则与两端的电压 A错误； B．金属辐条转动一周流过干路的电流 故流过电阻的电荷量 B正确； C．金属辐条转动一周，产生的总热量 电阻上产生的热量 C正确； D．根据能量守恒可知，外力做功的功率 D正确。 故选BCD。 三、实验题：本大题2小题，11题6分，12题9分，共15分。 11. 在利用“双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距为d，双缝到光屏间的距离为L，在调好实验装置后，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹，当分划板在图中B位置时，对应游标卡尺读数如图，则： （1）分划板在图中B位置时游标卡尺读数________mm； （2）若分划板在图中A位置时游标卡尺读数为，则该单色光的波长的表达式为________（用、及题中所给字母及必要的数字表示） （3）若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离，则条纹间距________（填“变宽”或“变窄”或“不变”） 【答案】 ①. 15.5 ②. ③. 变窄 【解析】 【详解】（1）[1]由图可知游标卡尺主尺刻度为15mm，而游标尺为10分度值，精度为0.1mm，游标尺第5格与主尺刻度对齐，可知游标尺读数为 分划板在图中B位置时游标卡尺读数 （2）[2]由条纹间距公式 结合图示两分划板的位置可知，该单色光的波长为 （3）[3]光的频率与波长之间的关系为 可见，频率越高，波长越短，而由 可知，若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离的情况下，条纹间距将变窄。 12. 掺氧化锡（FTO）玻璃由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成，在太阳能电池研发等多个领域有重要应用。为测量薄膜的厚度d，进行如下操作： （1）如图甲，是一块长度为L，宽度为h的长条型FTO玻璃。 （2）先使用多用电表的欧姆挡粗测，选择开关置于“”档，进行______调零后，将红黑表笔接在薄膜左右两端面中点，示数如图乙所示，读得电阻______。 （3）为进一步测得准确值，设计如图丙所示的电路，器材如下 A．电源E（电动势为3V，内阻可忽略） B．电压表V（量程0～3V，内阻约） C．电流表A（量程0～10mA，内阻） D．滑动变阻器（最大阻值为） E．定值电阻 F．定值电阻 G．开关一个，导线若干 为较好地完成实验，定值电阻R应选______（选填“”或“”）。 （4）实验中，当滑片位于变阻器中间时，电流表示数为；若滑片滑到变阻器最右端时，则电流表的读数增加量______（填“大于”“小于”或“等于”）。当滑片置于恰当位置时，电压表读数为U，电流表读数为I，电流表内阻，则通过薄膜的电阻的表达式______（用U、I、和R表示）。 （5）为测得该薄膜的厚度d，除了上述测得的物理量和题中的已知量，还需要知道的物理量是该薄膜的______。（用文字表述） 【答案】 ①. 欧姆 ②. 28 ③. ④. 大于 ⑤. ⑥. 电阻率 【解析】 【详解】（2）[1][2]先使用多用电表的欧姆挡粗测，选择开关置于“”档，进行欧姆调零后，将红黑表笔接在薄膜左右两端面中点，示数如图乙所示，读得电阻 28×1=28 （3）[3]根据欧姆定律 可知需要扩大电流表的量程到原来的10倍，由 解得 故选。 （4）[4] 实验中，当滑片位于变阻器中间时，由于测量电路与变阻器左半部分并联，其电阻小于变阻器总阻值的一半，所分电压也小于电源电动势的一半，若滑片滑到变阻器最右端时，测量电路的电压为电源电动势，所以电流表的读数增加量大于。 [5]由欧姆定律，可得 （5）[6]根据电阻定律，有 联立，解得 可知，为测得该薄膜的厚度d，除了上述测得的物理量和题中的已知量，还需要知道的物理量是该薄膜的电阻率。 四、计算题：本大题3小题，13题9分，14题14分，15题16分。 13. 一个带有活塞A的导热气缸B，放在倾角的光滑斜面上，活塞用细绳拉着，细绳另一端固定在斜面上端的挡板上，细绳平行于斜面。初始状态活塞到气缸底部的距离，气缸底部到斜面底端的挡板距离，气缸内气体的初始温度。已知气缸质量，活塞质量，活塞的横截面积，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度，大气压。（已知） （1）初始状态下气缸内气体压强有多大？ （2）对气缸进行缓慢加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，其中，求该过程中气体吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）气缸平衡 代数可得 （2）气缸缓慢加热，等压变化，盖吕萨克定律 即 代数可得 由热力学第一定律 由题意可得 气体膨胀对外做功 联立公式可得 14. 如图所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距为。导轨平面与水平面成角，质量均为、阻值均为、长度均为的金属棒、紧挨着放在两导轨上，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现固定金属棒，将金属棒由静止释放，经过一段时间开始匀速下滑，已知运动过程中金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触，重力加速度为求： （1）金属棒匀速下滑时的速度大小； （2）已知从金属棒释放至速度达到最大速度一半的过程中，通过金属棒的电荷量为6C，求该过程中金属棒产生的焦耳热（计算结果保留一位小数）； （3）若金属棒不固定，将金属棒由静止释放的同时、给金属棒平行于导轨向上的恒力，求金属棒匀速运动时的速度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设金属棒匀速下滑时的速度大小为，金属棒切割磁感线产生的电动势为 通过金属棒的电流为 金属棒受到的安培力为 金属棒做匀速直线运动时有 解得 【小问2详解】 设当金属棒的速度大小为 通过金属棒的电荷量为 平均电动势 解得 由能量守恒定律可得 代入数据解得 【小问3详解】 对金属棒进行受力分析，可得 对金属棒进行受力分析，可得 可得金属棒、的加速度大小始终满足分析可得，金属棒、同时做匀速直线运动，且金属棒、的速度大小相等，设匀速运动时 回路中电流为 金属棒受到的安培力为 金属棒匀速直线运动，可得 解得 15. 现代科技中常常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某控制装置如图所示，区域Ⅰ是圆弧形均匀辐向电场，半径为R的中心线处的场强大小处处相等，且大小为，方向指向圆心；在空间坐标系中，区域Ⅱ是边长为L的正方体空间，该空间内充满沿y轴正方向的匀强电场（大小未知）；区域Ⅲ也是边长为L的正方体空间，空间内充满平行于平面，与x轴负方向成45°角的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在区域Ⅲ的上表面是一粒子收集板；一群比荷不同的带正电粒子以不同的速率先后从沿切线方向进入辐向电场，所有粒子都能通过辐向电场从坐标原点O沿x轴正方向进入区域Ⅱ，不计带电粒子所受重力和粒子之间的相互作用。 （1）若某一粒子进入辐向电场的速率为，该粒子通过区域Ⅱ后刚好从P点进入区域Ⅲ中，已知P点坐标为，求该粒子的比荷和区域Ⅱ中电场强度的大小； （2）保持（1）问中不变，为了使粒子能够在区域Ⅲ中直接打到粒子收集板上，求粒子的比荷需要满足的条件。 【答案】（1），；（2） 【解析】 【详解】（1）某一粒子进入辐向电场的速率为，粒子在辐向电场中做勺速圆周运动，由电场力提供向心力可得 解得该粒子的比荷为 粒子在区域Ⅱ中做类平抛运动，沿轴方向有 沿y轴方向有 ， 联立解得区域Ⅱ中电场强度的大小为 （2）设粒子电荷量为q，质量为m，粒子进入辐向电场的速率为v，则粒子在辐向电场中有 解得 粒子在区域Ⅱ中做类平抛运动，设粒子都能进入区域Ⅲ，则沿x轴方向有 沿y轴方向有 ，， 联立解得 ， 可知所有粒子经过区域Ⅱ后都从P点进入区域Ⅲ中，进入区域Ⅲ的速度方向与x轴正方向的夹角为，则有 解得 粒子进入区域Ⅲ的速度大小为 粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 为了保证粒子能够打到粒子收集器上，如图所示 由几何关系可知粒子在磁场中的半径需要满足 联立解得粒子的比荷需要满足 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$