精品解析：2025届河南省新乡市高三下学期三模物理试题

2025届高三年级第三次模拟考试 物理 考生注意： 1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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. 我国四川省首个深地核天体物理实验项目JUNA—锦屏深地核天体物理实验，其测量灵敏度和统计精度均高于国际同类装置。某次实验中的核反应方程是，其中参与反应的原子核X为（ ） A. B. C. D. 2. 某同学参加校运动会的跳远比赛，沿直线由静止开始助跑的过程中，可认为速度随时间均匀增加，则下列该过程的速度-时间（v-t）图像和加速度-时间（a-t）图像中，可能正确是（ ） A. B. C. D. 3. 某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的横截面如图所示。现由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AC边射入棱镜，经过AB边反射后垂直BC边射出，且在AB边只有b光射出，则（ ） A. a光的频率比b光的小 B. 在三棱镜中，a光的传播速度比b光的小 C. 三棱镜对a光的折射率一定等于 D. 若用a光照射某光电管能发生光电效应，则用b光照射一定能发生光电效应 4. 如图所示，空间存在与xOy平面平行的匀强电场，A（1，1）、B（2，2）、C（3，1）、D（4，2）、M（5，1）是电场中的五个点，各点的电势分别为，，，下列说法正确的是（ ） A. C点的电势为4V B. 电场方向与线段AB垂直 C. 电场强度的大小为 D. O点的电势为3V 5. 2024年10月30日11时，“神舟十九号”飞船与空间站成功对接。飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，飞船变轨前稳定运行在圆轨道1，空间站运行在圆轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于“神舟十九号”飞船，下列说法正确的是（ ） A. 飞船的发射速度小于空间站的在轨运行速度 B. 飞船从轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火减速 C. 飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，需要发动机一直做功 D. 飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力对飞船一直做负功 6. 如图所示，两个倾角相同的斜面固定在水平面上，斜面底端紧靠在一起，将小球从左侧斜面上的A点垂直左侧斜面斜向上抛出，小球恰落到右侧斜面上与A点等高的B点。已知斜面的倾角均为θ，A、B两点到水平面的高度均为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球从A点抛出时的速率为（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，用轻绳将两根通电直导线悬挂在天花板上的O点。系统平衡时，左右两侧轻绳偏离竖直方向的夹角分别为α、β。已知两通电导线的质量相等，导线A的电流方向垂直纸面向里，导线B的电流大于导线A的电流，过O点的竖直线与AB连线相交于点，OA>OB，下列说法正确的是（ ） A. 导线B对导线A的磁场力大于导线A对导线B的磁场力 B. 导线B的电流方向垂直纸面向里 C. 点为线段AB的中点 D. 左侧轻绳的拉力小于右侧轻绳的拉力 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，有多项符合题目要求。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1所示，在2025年央视春晚舞台上，机器人的精彩舞蹈令人印象深刻，机器人转动八角巾手帕时形成一个匀速转动的圆盘。如图2所示，O为手帕的中心，A、B、C为手帕上的三个点，各点到O点的距离关系为OA＝OB<OC，下列说法正确的是（ ） A. 手帕转动一圈，C点的平均加速度等于A点的平均加速度 B. 手帕转动半圈，C点的速度变化量为零 C. A、B两点的向心加速度相同 D. B点的线速度小于C点的线速度 9. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T＝0.2s，t＝0时的波形图如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 该波的波长为0.64m B. 该波的波速为2.4m/s C. t＝0.1s时，平衡位置在x＝0处质点沿y轴正方向运动 D. t＝0.48s时，平衡位置在x＝0.16m处质点的加速度沿y轴负方向 10. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第Ⅰ象限和第Ⅳ象限内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，第Ⅱ象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小也为B的匀强磁场。一半径为L、电阻为R、圆心角为60°的扇形闭合线圈在纸面内绕O点逆时针匀速转动，角速度为ω，t＝0时，半径OA与x轴重合，下列说法正确的是（ ） A. 线圈转动一周的过程中产生的感应电流的有效值为 B. 时刻，感应电动势的大小为 C. 时刻，感应电流的大小为 D. 时刻，感应电流的方向为A→O→C→A 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某同学借助图1所示的装置，用来验证机械能守恒定律，用到的器材有：气垫导轨、光电门、遮光条、数字毫秒计、滑块等。当地重力加速度为g，实验的主要步骤如下： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则d＝______mm。 （2）用测量工具测得斜面的倾斜角为θ。 （3）将滑块从光电门左上方的最高位置由静止释放，用刻度尺测出滑块在释放点时遮光条与光电门之间的距离为L，记录下遮光条通过光电门的遮光时间为t，则滑块经过光电门时的速度大小v＝______，要验证滑块的机械能是否守恒，只需验证______。（均用题中所给字母表示） （4）为减小实验误差，实验时宜选用宽度______（选填“较大”或“较小”）的遮光条。 12. 某物理小组想组装一个简易半导体型呼吸式酒精测试仪。已知半导体传感器电阻随酒精气体浓度C变化规律如图1所示。实验室提供的实验器材如下： A．半导体传感器； B．电源E（电动势为3V，内阻不计）； C．电流表A（量程为75mA，内阻不计，作为浓度显示表使用）； D．电阻箱R（最大阻值为999.9Ω）； E．定值电阻（阻值为50Ω）； F．定值电阻（阻值为150Ω）； G．单刀双掷开关一个，导线若干。 （1）图2是该实验小组设计的酒精测试仪电路图，请根据图2用笔画线代替导线，将其对应的实物图3连接成完整电路。 （2）为使测试仪灵敏度更高，电路中定值电阻，应选用______（选填“”或“”）； （3）为了能够在电流表上直接读出酒精气体浓度C，该实验小组按照下列步骤进行调节并标记刻表盘： ①电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，开关S接到a，将电流表此时指针对应的位置标记为______mg/mL； ②逐步减小电阻箱的阻值，电流表的示数不断变大，按照图1数据将电流表上对应位置都标记为对应的“酒精浓度”； ③将开关接到b，这个简易酒精测试仪即可正常使用。 （4）该小组用组装好的酒精测试仪去对一位饮酒者进行测量，发现电流表指针位于四分之三满偏刻度处，则这位饮酒者呼出的酒精气体浓度______（填“已经”或“没有”）达到醉驾标准（醉驾标准为“C≥0.8mg/mL”）. （5）如果仪器使用时间过长，电源电动势变小，则酒精浓度的测量值比真实值______（选填“偏大”或“偏小”）。 13. 按压式桶装水取水器是一种方便快捷的取水工具，其装置主要由气囊、按压手柄和出水管等部件构成，简化为如图所示，使用时，通过按压取水器顶部，可将气囊中压强为一个标准大气压的气体全部压入桶中且气体不回流。某次取水时，缓慢按压取水器顶部6次可恰好出水，测得出水管顶端到水面的距离，桶内水深，水桶总高度H＝60cm，初始时，桶内气体压强为。已知水桶的总容积为V＝18L，标准大气压，水的密度，重力加速度g取。出水管及桶口部分体积可忽略，外部温度恒定，整个装置不漏气。求： （1）恰好出水时，桶内气体的压强； （2）气囊的容积。 14. 现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。如图所示，竖直面内存在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。Ⅰ区域有水平向右宽度为L＝10cm的匀强电场，场强大小为；Ⅱ区域有垂直纸面向外的匀强磁场，Ⅲ区域有垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小分别为1T和2T。一质量为、电荷量为的带正电粒子（不计重力）从Ⅰ区域左边界上的a点由静止释放，经电场加速后进入Ⅱ区域中。 （1）若粒子能进入Ⅲ区域，求Ⅱ区域的宽度需要满足的条件； （2）若Ⅱ区域宽度为8cm，且粒子沿水平方向射出Ⅲ区域，求Ⅲ区域的宽度。 15. 如图所示，水平地面上有一木板M，其左端固定一电磁铁装置P，右端固定一挡板Q，在P的右端有一质量为m的铁质物块N，M、P、Q的总质量为2m。装置P初始时不通电，其右端在受到碰撞瞬间会接通电源产生较强的磁性，能吸紧铁质物块且不再分开。已知P的右端到Q之间的距离为L，N与M接触面光滑，M与地面之间的动摩擦因数为μ，N可视为质点，重力加速度为g。现整个装置在水平外力的作用下，以恒定速度向右做直线运动，某时刻撤去外力，则 （1）撤去外力瞬间，M的加速度大小； （2）若在M的速度第一次为零之前，N未和Q发生碰撞，求恒定速度v的取值范围； （3）若，N和Q碰撞时没有能量损失，求撤去外力后的整个过程M与地面摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025届高三年级第三次模拟考试 物理 考生注意： 1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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. 我国四川省首个深地核天体物理实验项目JUNA—锦屏深地核天体物理实验，其测量灵敏度和统计精度均高于国际同类装置。某次实验中的核反应方程是，其中参与反应的原子核X为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应方程为 其中参与反应的原子核X为。 故选B。 2. 某同学参加校运动会的跳远比赛，沿直线由静止开始助跑的过程中，可认为速度随时间均匀增加，则下列该过程的速度-时间（v-t）图像和加速度-时间（a-t）图像中，可能正确是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】因为由静止开始速度随时间均匀增加，所以加速度不变，是匀加速运动，v－t图像是一条过原点的倾斜直线，a-t图像是平行于t轴的直线。 故选C。 3. 某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的横截面如图所示。现由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AC边射入棱镜，经过AB边反射后垂直BC边射出，且在AB边只有b光射出，则（ ） A. a光的频率比b光的小 B. 在三棱镜中，a光的传播速度比b光的小 C. 三棱镜对a光的折射率一定等于 D. 若用a光照射某光电管能发生光电效应，则用b光照射一定能发生光电效应 【答案】B 【解析】 【详解】A．由光路图可知在三棱镜AB界面上a光发生了全反射，b光没有发生全反射，说明a光的临界角小，所以三棱镜对a光的折射率大于b光，所以a光的频率大于b光频率，故A错误； B．由可知，在三棱镜中，a光的传播速度比b光的小，故B正确； C．a光入射角等于45°时发生了全反射，但临界角不一定是45°，故折射率不一定等于，故C错误； D．因为a光频率较大，故光子能量大，若用a光照射某光电管能发生光电效应，用b光照射不一定能发生光电效应，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，空间存在与xOy平面平行的匀强电场，A（1，1）、B（2，2）、C（3，1）、D（4，2）、M（5，1）是电场中的五个点，各点的电势分别为，，，下列说法正确的是（ ） A. C点的电势为4V B. 电场方向与线段AB垂直 C. 电场强度的大小为 D. O点的电势为3V 【答案】C 【解析】 【详解】A．因为C点为线段AM的中点，所以C点的电势为 故A错误； B．因为，所以线段BC是一条等势线，由几何关系知，线段AB垂直线段BC，所以线段AB是一条电场线，故B错误； C．电场强度的大小为 故C正确； D．因为A点为线段OB的中点，则有 解得 故D错误。 故选C。 5. 2024年10月30日11时，“神舟十九号”飞船与空间站成功对接。飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，飞船变轨前稳定运行在圆轨道1，空间站运行在圆轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于“神舟十九号”飞船，下列说法正确的是（ ） A. 飞船的发射速度小于空间站的在轨运行速度 B. 飞船从轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火减速 C. 飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，需要发动机一直做功 D. 飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力对飞船一直做负功 【答案】D 【解析】 【详解】A．因第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度，则飞船的发射速度大于第一宇宙速度，而空间站在轨运行速度小于第一宇宙速度，则飞船的发射速度大于空间站的在轨运行速度，A项错误； B．飞船从轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火加速做离心运动，B项错误； C．飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，不需要发动机做功，机械能保持不变，C项错误； D．从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力一直做负功，D项正确。 故选D。 6. 如图所示，两个倾角相同的斜面固定在水平面上，斜面底端紧靠在一起，将小球从左侧斜面上的A点垂直左侧斜面斜向上抛出，小球恰落到右侧斜面上与A点等高的B点。已知斜面的倾角均为θ，A、B两点到水平面的高度均为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球从A点抛出时的速率为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】小球以初速度做斜抛运动，如图 由几何关系得 小球从A点到B点水平方向做匀速直线运动，可得 竖直方向做匀变速直线运动，则 解得 由平抛运动规律得 由几何关系得 故选A。 7. 如图所示，用轻绳将两根通电直导线悬挂在天花板上的O点。系统平衡时，左右两侧轻绳偏离竖直方向的夹角分别为α、β。已知两通电导线的质量相等，导线A的电流方向垂直纸面向里，导线B的电流大于导线A的电流，过O点的竖直线与AB连线相交于点，OA>OB，下列说法正确的是（ ） A. 导线B对导线A的磁场力大于导线A对导线B的磁场力 B. 导线B的电流方向垂直纸面向里 C. 点为线段AB的中点 D. 左侧轻绳的拉力小于右侧轻绳的拉力 【答案】C 【解析】 【详解】A．导线B对导线A的磁场力与导线A对导线B的磁场力是一对相互作用力，大小相等，故A错误； B．由“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”可知，导线B的电流方向垂直纸面向外，故B错误； D．如图所示 对两根导线受力分析，依据三角形定则和平衡条件，由三角形相似得 因为OA>OB，所以 故D错误； C．由三角形相似得 即 所以点为线段AB的中点，故C正确。 故选C。 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，有多项符合题目要求。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1所示，在2025年央视春晚舞台上，机器人的精彩舞蹈令人印象深刻，机器人转动八角巾手帕时形成一个匀速转动的圆盘。如图2所示，O为手帕的中心，A、B、C为手帕上的三个点，各点到O点的距离关系为OA＝OB<OC，下列说法正确的是（ ） A. 手帕转动一圈，C点的平均加速度等于A点的平均加速度 B. 手帕转动半圈，C点的速度变化量为零 C. A、B两点的向心加速度相同 D. B点的线速度小于C点的线速度 【答案】AD 【解析】 【详解】A．手帕转动一圈，A、C两点的速度变化量为零，平均加速度均为零，故A正确； B．手帕转动半圈，C点的速度变化量为 故B错误； C．A、B两点的瞬时加速度大小相等，但方向不同，故C错误； D．B、C两点的角速度相等，但B点的半径小于C点的半径，由v＝rω知，B点的线速度小于C点的线速度，故D正确。 故选AD。 9. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T＝0.2s，t＝0时的波形图如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 该波的波长为0.64m B. 该波的波速为2.4m/s C. t＝0.1s时，平衡位置在x＝0处质点沿y轴正方向运动 D. t＝0.48s时，平衡位置在x＝0.16m处质点的加速度沿y轴负方向 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由图可知，平衡位置在x＝0处质点位于 则 解得波长为0.48m，又周期为0.2s，则波速 A错误，B正确； C．t＝0.1s时，即半个周期之后，平衡位置在x＝0处质点沿y轴负方向运动，C错误； D．t＝0.48s＝2×0.2s＋0.08s，分析可知，x＝0.16m处的质点在平衡位置上方沿y轴正方向运动，故加速度沿y轴负方向，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第Ⅰ象限和第Ⅳ象限内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，第Ⅱ象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小也为B的匀强磁场。一半径为L、电阻为R、圆心角为60°的扇形闭合线圈在纸面内绕O点逆时针匀速转动，角速度为ω，t＝0时，半径OA与x轴重合，下列说法正确的是（ ） A. 线圈转动一周的过程中产生的感应电流的有效值为 B. 时刻，感应电动势的大小为 C. 时刻，感应电流的大小为 D. 时刻，感应电流的方向为A→O→C→A 【答案】AC 【解析】 【详解】A.半径OC切割磁感线产生的感应电动势为 只有半径OC切割磁感线产生的感应电流为 线圈转动过程中，规定A→O→C→A为感应电流正方向，根据有效值的定义，有 所以，选项A正确； B.时刻，此时的感应电动势为，选项B错误； CD.时刻，感应电流方向为负方向，感应电流大小为，选项C正确，D错误。 故选AC。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某同学借助图1所示的装置，用来验证机械能守恒定律，用到的器材有：气垫导轨、光电门、遮光条、数字毫秒计、滑块等。当地重力加速度为g，实验的主要步骤如下： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则d＝______mm。 （2）用测量工具测得斜面的倾斜角为θ。 （3）将滑块从光电门左上方的最高位置由静止释放，用刻度尺测出滑块在释放点时遮光条与光电门之间的距离为L，记录下遮光条通过光电门的遮光时间为t，则滑块经过光电门时的速度大小v＝______，要验证滑块的机械能是否守恒，只需验证______。（均用题中所给字母表示） （4）为减小实验误差，实验时宜选用宽度______（选填“较大”或“较小”）的遮光条。 【答案】 ①. 17.5 ②. ③. gLsinθ ④. 较小 【解析】 【详解】（1）[1]遮光片的宽度为d＝17mm＋0.1mm×5＝17.5mm （3）[2]滑块经过光电门时的速度为 [3]要验证滑块的机械能是否守恒，只需验证 即 （4）[4]为减小实验误差，宜选用宽度较小的遮光条。 12. 某物理小组想组装一个简易半导体型呼吸式酒精测试仪。已知半导体传感器电阻随酒精气体浓度C变化规律如图1所示。实验室提供的实验器材如下： A．半导体传感器； B．电源E（电动势为3V，内阻不计）； C．电流表A（量程为75mA，内阻不计，作为浓度显示表使用）； D．电阻箱R（最大阻值为999.9Ω）； E．定值电阻（阻值为50Ω）； F．定值电阻（阻值为150Ω）； G．单刀双掷开关一个，导线若干。 （1）图2是该实验小组设计的酒精测试仪电路图，请根据图2用笔画线代替导线，将其对应的实物图3连接成完整电路。 （2）为使测试仪灵敏度更高，电路中定值电阻，应选用______（选填“”或“”）； （3）为了能够在电流表上直接读出酒精气体浓度C，该实验小组按照下列步骤进行调节并标记刻表盘： ①电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，开关S接到a，将电流表此时指针对应的位置标记为______mg/mL； ②逐步减小电阻箱的阻值，电流表的示数不断变大，按照图1数据将电流表上对应位置都标记为对应的“酒精浓度”； ③将开关接到b，这个简易酒精测试仪即可正常使用。 （4）该小组用组装好的酒精测试仪去对一位饮酒者进行测量，发现电流表指针位于四分之三满偏刻度处，则这位饮酒者呼出的酒精气体浓度______（填“已经”或“没有”）达到醉驾标准（醉驾标准为“C≥0.8mg/mL”）. （5）如果仪器使用时间过长，电源电动势变小，则酒精浓度的测量值比真实值______（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1） （2） （3）0.2 （4）已经 （5）偏小 【解析】 【小问1详解】 连线如图所示 【小问2详解】 阻值太大，导致干路电流一直小于20mA，表盘刻度不能充分利用,所以应选。 【小问3详解】 由图1可知，当酒精浓度为0.2mg/mL时，半导体传感器的阻值为30Ω。 【小问4详解】 当电流表指针位于四分之三满偏刻度处时，干路电流，则对应此时的半导体传感器的阻值为，由图1可知，此时的酒精气体浓度已经达到醉驾标准。 【小问5详解】 如果仪器使用时间过长，电源电动势变小，则会导致干路电流偏小，指针偏角偏小，测量的酒精浓度偏小。 13. 按压式桶装水取水器是一种方便快捷的取水工具，其装置主要由气囊、按压手柄和出水管等部件构成，简化为如图所示，使用时，通过按压取水器顶部，可将气囊中压强为一个标准大气压的气体全部压入桶中且气体不回流。某次取水时，缓慢按压取水器顶部6次可恰好出水，测得出水管顶端到水面的距离，桶内水深，水桶总高度H＝60cm，初始时，桶内气体压强为。已知水桶的总容积为V＝18L，标准大气压，水的密度，重力加速度g取。出水管及桶口部分体积可忽略，外部温度恒定，整个装置不漏气。求： （1）恰好出水时，桶内气体的压强； （2）气囊的容积。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可得，恰好出水时桶内的压强为 代入数据解得 【小问2详解】 把6次由压缩气囊打进桶内的气体和桶内原有气体视为研究对象，设气囊容积为，V＝18L，则，， 由玻意耳定律 联立以上各式解得 14. 现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。如图所示，竖直面内存在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。Ⅰ区域有水平向右宽度为L＝10cm的匀强电场，场强大小为；Ⅱ区域有垂直纸面向外的匀强磁场，Ⅲ区域有垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小分别为1T和2T。一质量为、电荷量为的带正电粒子（不计重力）从Ⅰ区域左边界上的a点由静止释放，经电场加速后进入Ⅱ区域中。 （1）若粒子能进入Ⅲ区域，求Ⅱ区域的宽度需要满足的条件； （2）若Ⅱ区域宽度为8cm，且粒子沿水平方向射出Ⅲ区域，求Ⅲ区域的宽度。 【答案】（1）小于10cm （2） 【解析】 【小问1详解】 如图1 粒子在Ⅰ区受电场力加速运动，由动能定理得 粒子在Ⅱ区域做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 设Ⅱ区域宽度为，若粒子能进入Ⅲ区域，则需 联立解得Ⅱ区域宽度应小于10cm 【小问2详解】 如图2 粒子在Ⅲ区域做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 设Ⅲ区域宽度为，因为粒子在Ⅲ区域中水平飞出，则∠bOc＝∠cpd 由粒子运动中的几何关系可得 解得Ⅲ区域宽度为 15. 如图所示，水平地面上有一木板M，其左端固定一电磁铁装置P，右端固定一挡板Q，在P的右端有一质量为m的铁质物块N，M、P、Q的总质量为2m。装置P初始时不通电，其右端在受到碰撞瞬间会接通电源产生较强的磁性，能吸紧铁质物块且不再分开。已知P的右端到Q之间的距离为L，N与M接触面光滑，M与地面之间的动摩擦因数为μ，N可视为质点，重力加速度为g。现整个装置在水平外力的作用下，以恒定速度向右做直线运动，某时刻撤去外力，则 （1）撤去外力瞬间，M的加速度大小； （2）若在M的速度第一次为零之前，N未和Q发生碰撞，求恒定速度v的取值范围； （3）若，N和Q碰撞时没有能量损失，求撤去外力后的整个过程M与地面摩擦产生的热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 整个装置在外力的作用置处于平衡状态，即 摩擦力 撤去外力后，物块N不受任何影响，仍保持原速前进；对木板，由牛顿第二定律得 联立解得 【小问2详解】 假设M第一次停下来的时间是t，N运动的位移是，M运动的位移是，则， ，v＝at 若在M的速度第一次为零之前，N并未和Q发生碰撞，需满足 联立得 【小问3详解】 经分析得，N、Q碰撞前，木板已经停止运动，此时N的速度是v。设碰后N的速度是，木板的速度是，由动量守恒定律和能量守恒定律可得， 联立解得， 同样，N、P碰撞前，木板已经停下来了，此时N的速度是，设碰后N和M的共同速度是，列动量守恒公式 解得 N、P碰撞的机械能损失是 由能量守恒定律，木板M与地面摩擦产生的热量为 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $