精品解析：广东省湛江市雷州市第二中学2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题

高三期末考试 物理试题及答案 学校∶___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1. 图甲是某一交流发电机的示意图，两磁极间存在可视为水平向右的匀强磁场，A为理想电流表，电阻，线圈内阻。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 电流表的示数为 B. 线圈转动的角速度为 C. 时，穿过线圈的磁通量为零 D. 一个周期内，电路中产生的热量为 2. 关于原子核组成与性质的认识，下列说法正确的是（　　） A. 放射性元素半衰期随温度的升高而变短 B. 天然放射现象中放射出的、、射线都能在磁场中发生偏转 C. 比结合能越大的原子核越稳定 D. 的半衰期为5天，10g经过15天后，发生衰变的的质量为1.25g 3. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图1所示，图2为质点的振动图像，则（　　） A. 该波沿轴负方向传播 B. 时间内，质点沿轴运动了 C. 该波的波速为 D. 在任意的时间内，质点运动的路程一定是 4. 电磁炉采用感应电流（涡流）的加热原理，其原理图如图所示。它是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变电流。它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法正确的是（　　） A. 电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B. 电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C. 电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D. 电磁炉锅具一般用铁锅，是因为铝锅、铜锅中不能形成涡流 5. 如图所示，某同学手握球筒底部，使其在竖直面内绕手肘O点做圆周运动，试图用此方法“甩”出球筒中剩余的羽毛球，若羽毛球与球筒间的最大静摩擦力为球重力的k倍（），不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 羽毛球有可能被甩出，因为它受到离心力作用 B. 增大羽毛球与球筒之间的摩擦，有助于羽毛球被甩出 C. 相同条件下，羽毛球越靠近球筒底部越难与球筒发生相对滑动 D. 若运动至竖直位置时角速度为，则此时图示的羽毛球恰好相对球筒滑动 6. 夏天的柏油马路上经常会看到前方路面上好像有一滩波动的水，有时候还看到车的倒影。高温下，路面上方空气层的温度由下至上梯度减小，折射率也随之变化。如图所示，从汽车上A点反射的太阳光线在空气中多次折射，在底层空气发生了全反射，下列说法正确的是（　　） A. 该光线在传播过程中频率不断变化 B. 该光线在温度越高的空气层的折射率越小 C. 该光线在温度越高的空气层的传播速度越小 D. 若减小该光线的入射角θ，该光线更容易发生全反射 7. 如图所示，底端带有挡板的光滑斜面固定在水平面上，一轻弹簧一端与挡板连接，轴线与斜面平行，质量为M的物块（可视为质点，与弹簧不连接）紧靠弹簧静止在斜面上。现施加沿斜面向下的力进一步压缩弹簧，然后由静止释放物块，物块沿斜面开始运动，忽略空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。以释放点为坐标原点O，沿斜面向上为x轴正方向建立坐标系，从物块释放到第一次回到坐标原点的过程中，物块的加速度a随路程s变化的图像或位移x随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、多选题 8. 如图所示,虚线和是在点处的一个点电荷形成的静电场中的三个等势面,一带正电粒子射入该电场中,其运动轨迹如实线所示．不计重力,由图可知 (     ) A. 点处的电荷一定是负电荷 B. 三个等势面的电势关系是 C. 粒子运动时的电势能先增大后减小 D. 粒子在每个位置具有的电势能与动能的总和不变 9. 如图甲所示轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球从弹簧正上方某一高处由静止释放，落到弹簧上瞬间粘连（无能量损失）并压缩弹簧至最低处。设弹簧一直在弹性限度内，空气阻力忽略不计，以地面为参考平面，小球的动能随高度变化（由下落至）的图像如图乙所示。已知段图线为曲线，段为直线，下列说法正确的是（　　） A. 小球向下运动到最低点过程中，小球和弹簧的系统总机械能守恒 B. 小球在高度时加速度为0 C. 弹簧的劲度系数为 D. 小球在高度时动能为 10. 两个小球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，球2在前，球1在后，m1 = 1kg，m2 = 3kg，v01 = 6m/s，v02 = 3m/s，当球1与球2发生碰撞后，两球的速度分别为可v1，v2，将碰撞后球1的动能和动量大小分别记为E1、p1，则v1、v2、E1、p1的可能值为（ ） A. v1 = 1.75m/s，v2 = 3.75m/s B. v1 = 1.5m/s，v2 = 4.5m/s C. E1 = 9J D. p1 = 1.5kg·m/s 三、实验题 11. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 （1）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是______。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为______m/s2（结果保留3位有效数字）。 （2）在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用20分度的游标卡尺测量某柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为______cm。 （3）在“探究求合力的方法”的实验装置如图所示，在该实验中， ①下列说法正确的是______ A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。 12. 某实验小组为改装一电子秤，选用器材如下：电动势为3V的电源（内阻不计）、量程为0～3V的理想电压表、阻值为5的定值电阻R0、阻值随长度均匀变化的电阻丝R（长度为0.05m，总阻值为25）、轻弹簧（电阻不计）、托盘、开关、导线等，实验原理如图甲所示；电阻丝的滑动端与轻弹簧上端相连，当托盘中没有放重物时，滑动触头恰好指在电阻丝的最上端，此时电压表示数为零，g取10m/s2。 （1）图甲中，定值电阻R0的主要作用是________； （2）弹簧所受弹力F与其形变量L的关系如图乙所示，该弹簧的劲度系数为________N/m；若按图甲进行实验，则电压表示数U与被测重物质量m成________（选填“正比”或“反比”）关系； （3）某同学利用相同的器材提出另一实验方案，如图丙所示，若按此方案进行实验，则U与被测重物质量m的关系式为_______（用m表示）； （4）对比甲与丙两种方案，你觉得哪个方案更优，并说出你的理由：__________。 四、解答题 13. 图为某工厂实验器使用的圆柱形导热良好的汽缸静止在水平地面上，下图为其简化剖面图，内有一质量 m=10kg，截面积 S=0.01m²、厚度不计的活塞，封闭有高度为h1=30cm、温度为t=27℃ 的理想气体，已知汽缸质量为 M=20kg，其深度足够，活塞不漏气且与缸壁无摩擦，外界大气压强为p0=1.0×105Pa，重力加速度 g=10m/s2 （1）求开始时汽缸内封闭气体的压强 p1 （2）保持温度不变，用竖直向上的拉力缓慢提拉活塞，当汽缸恰好离开地面时，求缸内气体的高度h2： （3）在（2）的过程中，汽缸内封闭气体与外界发生热交换为100J，请判断气体是吸热还是放热？气体对外做功为多少？ 14. 如图甲，在杂技表演中，表演者平躺在水平地面上，腹部上平放一块石板，助手用铁锤猛击石板，石板裂开而表演者没有受伤（危险节目，请勿模仿）。其原理可简化为图乙所示：质量为m的铁锤从石板上方高h处由静止自由落下，竖直砸中石板，铁锤与石板瞬间达到共同速度，之后，铁锤与石板一起向下运动距离d后速度减为零，该过程中弹性气囊A对石板的作用力F随石板向下运动的距离x的变化规律近似如图丙所示，已知石板的质量为铁锤质量的k倍，不计空气阻力，重力加速度为g。求： （1）铁锤与石板碰撞后的共同速度大小v，及碰撞过程中系统机械能的损失量； （2）铁锤与石板向下运动的过程中，弹性气囊A对石板作用力的最大值。 15. 粒子偏转装置是研究高能物理重要仪器，主要由加速电场，偏转电场和偏转磁场三部分构成。如图甲所示为某科研团队设计的粒子偏转装置示意图，粒子源可以均匀连续的产生质量为、电荷量为、初速度忽略不计的带电粒子，经电压为的加速电场加速后，带电粒子贴近上板边缘，水平飞入两平行金属板中的偏转电场。两水平金属板长为，间距为，板间加有图乙所示的周期性变化的电压，其最大电压也为、周期为，下极板右端正下方紧挨金属板竖直放置长度为的探测板。带电粒子由偏转电场飞出后，立即进入平行板右侧的垂直纸面向外的水平匀强磁场，最后经匀强磁场偏转后打在探测板上。不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，求： （1）从偏转电场出射的粒子通过偏转电场的时间； （2）从偏转电场出射的粒子数占粒子源全部发射粒子数的百分比； （3）从偏转电场出射的粒子全部能够到达探测板时，磁感应强度需要满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高三期末考试 物理试题及答案 学校∶___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1. 图甲是某一交流发电机的示意图，两磁极间存在可视为水平向右的匀强磁场，A为理想电流表，电阻，线圈内阻。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 电流表的示数为 B. 线圈转动的角速度为 C. 时，穿过线圈的磁通量为零 D. 一个周期内，电路中产生的热量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，产生的电流最大值为，由于电流表测量的是有效值，则电流表的示数为 故A错误； B．由图乙可知，周期为，则线圈转动的角速度为 故B错误； C．由图乙可知时，感应电流最大，此时线圈平面与磁感线平行，则此时穿过线圈的磁通量为0，故C正确； D．由公式可得，一个周期内，电路中产生的热量为 故D错误。 故选C。 2. 关于原子核的组成与性质的认识，下列说法正确的是（　　） A. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 B. 天然放射现象中放射出的、、射线都能在磁场中发生偏转 C. 比结合能越大的原子核越稳定 D. 的半衰期为5天，10g经过15天后，发生衰变的的质量为1.25g 【答案】C 【解析】 【详解】A．放射性元素的半衰期与温度的变化无关，只与自身有关，故A错误； B．天然放射现象中产生的射线中，γ射线不带电，不能在磁场中发生偏转，故B错误； C．比结合能越大的原子核越稳定，故C正确； D．根据 可得剩余的质量为 则发生衰变的的质量为 故D错误。 故选C。 3. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图1所示，图2为质点的振动图像，则（　　） A. 该波沿轴负方向传播 B. 时间内，质点沿轴运动了 C. 该波的波速为 D. 在任意的时间内，质点运动的路程一定是 【答案】D 【解析】 【详解】A. 由图2知时质点位于平衡位置沿y轴正向振动，由图1根据波的平移法知该波沿轴正方向传播，故A错误； B．质点不随波迁移，不沿轴运动，故B错误； C．由图1知该波的波长，由图2知该波的周期，则该波的波速为 故C错误； D．由图1知振幅为，在任意的时间内，质点运动的路程 故D正确。 故选D。 4. 电磁炉采用感应电流（涡流）的加热原理，其原理图如图所示。它是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变电流。它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法正确的是（　　） A. 电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B. 电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C. 电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D. 电磁炉的锅具一般用铁锅，是因为铝锅、铜锅中不能形成涡流 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】AB．电磁炉面板可采用陶瓷材料，如果采用金属材料，在交变磁场中产生涡流发热，会使线圈烧毁，故A正确，B错误； C．用陶瓷器皿作为锅具不能形成涡流，不能对食品加热，故C错误； D．铝锅、铜锅在电磁炉上也能形成涡流，但由于铝、铜导磁性弱，通过它们的磁场只是一小部分，因此在铝锅、铜锅中形成的涡流远比铁锅中的小，不是不能形成涡流，故D错误. 故选A。 5. 如图所示，某同学手握球筒底部，使其在竖直面内绕手肘O点做圆周运动，试图用此方法“甩”出球筒中剩余的羽毛球，若羽毛球与球筒间的最大静摩擦力为球重力的k倍（），不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 羽毛球有可能被甩出，因为它受到离心力作用 B. 增大羽毛球与球筒之间的摩擦，有助于羽毛球被甩出 C. 相同条件下，羽毛球越靠近球筒底部越难与球筒发生相对滑动 D. 若运动至竖直位置时角速度为，则此时图示的羽毛球恰好相对球筒滑动 【答案】C 【解析】 【详解】A．羽毛球有可能被甩出，是因为他所受的合力不足以提供向心力，所以沿着圆筒半径增大的方向运动，不存在离心力，故A错误； B．以竖直方向为例，根据 可知增大羽毛球与球筒之间的摩擦，羽毛球要发生相对滑动的角速度越大，越不容易被甩出，故B错误； C．同理根据 相同条件下，羽毛球越靠近球筒底部，则所需的向心力越小，则越难达到最大静摩擦力，越难发生相对滑动，故C正确； D．图示的羽毛球恰好相对球筒滑动时，根据 可得 故D错误。 故选C。 6. 夏天的柏油马路上经常会看到前方路面上好像有一滩波动的水，有时候还看到车的倒影。高温下，路面上方空气层的温度由下至上梯度减小，折射率也随之变化。如图所示，从汽车上A点反射的太阳光线在空气中多次折射，在底层空气发生了全反射，下列说法正确的是（　　） A. 该光线在传播过程中频率不断变化 B. 该光线在温度越高的空气层的折射率越小 C. 该光线在温度越高的空气层的传播速度越小 D. 若减小该光线的入射角θ，该光线更容易发生全反射 【答案】B 【解析】 【详解】A．该光线在传播过程中频率保持不变，故A错误； BC．由题意可知，路面上方空气层的温度由下至上梯度减小，则越下面的空气层温度越高，由光路图可知，下面的空气层相对于上面空气层属于光疏介质，即下面的空气层相对于上面空气层的折射率小，故该光线在温度越高的空气层的折射率越小；根据 可知该光线在温度越高的空气层的传播速度越大，故B正确，C错误； D．由光路图可知，若增大该光线的入射角θ，该光线更容易发生全反射，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，底端带有挡板的光滑斜面固定在水平面上，一轻弹簧一端与挡板连接，轴线与斜面平行，质量为M的物块（可视为质点，与弹簧不连接）紧靠弹簧静止在斜面上。现施加沿斜面向下的力进一步压缩弹簧，然后由静止释放物块，物块沿斜面开始运动，忽略空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。以释放点为坐标原点O，沿斜面向上为x轴正方向建立坐标系，从物块释放到第一次回到坐标原点的过程中，物块的加速度a随路程s变化的图像或位移x随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设弹簧的初始压缩量为，物块释放前，根据平衡条件有 释放后弹簧未恢复原长前，根据牛顿第二定律可得 联立解得 若弹簧能够恢复原长（即），则弹簧恢复原长后 物块到达最高点后，开始沿斜面向下做匀加速运动，加速度仍 再次接触弹簧后，物块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，回到坐标原点时速度恰好减为零，物块做往复运动，根据对称性结合上述分析可知，故A错误，B正确； CD．若，物块释放后不能脱离弹簧，位移x随时间t按正弦规律变化；若，物块释放后能脱离弹簧，脱离弹簧后位移x随时间t按二次函数规律变化，故CD错误。 故选B。 二、多选题 8. 如图所示,虚线和是在点处的一个点电荷形成的静电场中的三个等势面,一带正电粒子射入该电场中,其运动轨迹如实线所示．不计重力,由图可知 (     ) A. 点处的电荷一定是负电荷 B. 三个等势面的电势关系是 C. 粒子运动时的电势能先增大后减小 D. 粒子在每个位置具有的电势能与动能的总和不变 【答案】AD 【解析】 【详解】根据带电粒子轨迹的弯曲方向可知：带电粒子受到了引力作用，O点处的电荷与带电粒子是异种粒子，所以O点处的电荷一定带负电．故A正确．O点处的电荷带负电荷，电场线方向从无穷处到Q终止，根据顺着电场线方向电势降低可知，φa＜φb＜φc．故B错误．粒子所受的电场力与速度的夹角先锐角，做正功，后为钝角，做负功，所以电势能先减小后增大．故C错误．从整个运动过程中，带电粒子只有两种形式的能：电势能和动能，根据能量守恒定律得知：粒子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等．故D正确．故选AD． 点睛：解决本题的关键根据轨迹的弯曲方向判断出电场力的方向，再一步分析电场力做功与电势能的关系，知道电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加． 9. 如图甲所示轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球从弹簧正上方某一高处由静止释放，落到弹簧上瞬间粘连（无能量损失）并压缩弹簧至最低处。设弹簧一直在弹性限度内，空气阻力忽略不计，以地面为参考平面，小球的动能随高度变化（由下落至）的图像如图乙所示。已知段图线为曲线，段为直线，下列说法正确的是（　　） A. 小球向下运动到最低点的过程中，小球和弹簧的系统总机械能守恒 B. 小球在高度时加速度为0 C. 弹簧的劲度系数为 D. 小球在高度时动能为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．忽略空气阻力，小球向下运动到最低点的过程中，只有重力和弹簧弹力做功，所以小球和弹簧的系统总机械能守恒，故A正确； B．由图乙可知，小球在高度时，动能最大，则速度最大，此时重力与弹簧弹力平衡，小球的加速度为零，故B正确； C．小球运动到距地面的距离为h3时动能最大，根据牛顿第二定律有 其中 则弹簧的劲度系数为 故C错误； D．过程为直线，故该过程为小球做自由落体运动，到达时小球动能为 由图可知和时，小球动能相等，所以小球的高度为时，动能为，故D错误。 故选AB。 10. 两个小球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，球2在前，球1在后，m1 = 1kg，m2 = 3kg，v01 = 6m/s，v02 = 3m/s，当球1与球2发生碰撞后，两球的速度分别为可v1，v2，将碰撞后球1的动能和动量大小分别记为E1、p1，则v1、v2、E1、p1的可能值为（ ） A. v1 = 1.75m/s，v2 = 3.75m/s B. v1 = 1.5m/s，v2 = 4.5m/s C. E1 = 9J D. p1 = 1.5kg·m/s 【答案】BD 【解析】 详解】碰撞前系统总动量 p = m1v01＋m2v02 = (1 × 6＋3 × 3)kg·m/s = 15kg·m/s A．如果v1 = 1.75m/s，v2 = 3.75m/s，则碰撞后的系统总动量 p′ = m1v1＋m2v2 = (1 × 1.75＋3 × 3.75)kg·m/s = 13kg·m/s 系统动量不守恒，A错误； B．如果v1 = 1.5m/s，v2 = 4.5m/s，则碰撞后的系统总动量 p′ = m1v1＋m2v2 = (1 × 1.5＋3 × 4.5)kg·m/s = 15kg·m/s 系统动量守恒，B正确； CD．两球碰撞过程中系统动量守恒，以两球的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得 m1v01＋m2v02 = (m1＋m2)v 代入数据解得 v = 3.75m/s 如果两球发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得 m1v01＋m2v02 = m1v1＋m2v2 由机械能守恒定律得 m1v012m2v022m1v12m2v22 代入数据解得 v1 = 1.5m/s，v2 = 4.5m/s 则碰撞后球1球2的速度满足 1.5m/s ≤ v1 ≤ 3.75m/s 3.75m/s ≤ v2 ≤ 4.5m/s 球1的动能 E1m1v12 满足 1.125J ≤ E1 ≤ 7.03J 球1的动量为 p1 = m1v1 满足 1.5kgm/s ≤ p1 ≤ 3.75kgm/s C错误、D正确。 故选BD。 三、实验题 11. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 （1）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是______。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为______m/s2（结果保留3位有效数字）。 （2）在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用20分度的游标卡尺测量某柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为______cm。 （3）在“探究求合力的方法”的实验装置如图所示，在该实验中， ①下列说法正确的是______ A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。 【答案】（1） ①. 平衡摩擦力 ②. 2.86 （2）4.120 （3） ①. D ②. 3 【解析】 【小问1详解】 [1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力； [2]打点计时器电源频率为50Hz，每相邻两计数点间有四个点未画出，相邻两计数点间时间间隔为，用逐差法求小车的加速度大小为 【小问2详解】 游标卡尺读数为 【小问3详解】 [1]A．在不超出弹簧秤量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只弹簧秤的示数相同，故A错误； B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B错误； C．实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧秤的示数即与弹簧对细绳的拉力相等，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误； D．为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D正确。 故选D [2]若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧秤拉住另一条细绳，互成角度地拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧秤示数和两个拉力方向；交换弹簧秤和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧秤的示数；只有一个弹簧秤将结点拉至O点，并记下此时弹簧秤的示数F的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O点。 12. 某实验小组为改装一电子秤，选用器材如下：电动势为3V的电源（内阻不计）、量程为0～3V的理想电压表、阻值为5的定值电阻R0、阻值随长度均匀变化的电阻丝R（长度为0.05m，总阻值为25）、轻弹簧（电阻不计）、托盘、开关、导线等，实验原理如图甲所示；电阻丝的滑动端与轻弹簧上端相连，当托盘中没有放重物时，滑动触头恰好指在电阻丝的最上端，此时电压表示数为零，g取10m/s2。 （1）图甲中，定值电阻R0的主要作用是________； （2）弹簧所受弹力F与其形变量L的关系如图乙所示，该弹簧的劲度系数为________N/m；若按图甲进行实验，则电压表示数U与被测重物质量m成________（选填“正比”或“反比”）关系； （3）某同学利用相同的器材提出另一实验方案，如图丙所示，若按此方案进行实验，则U与被测重物质量m的关系式为_______（用m表示）； （4）对比甲与丙两种方案，你觉得哪个方案更优，并说出你的理由：__________。 【答案】 ①. 防止出现短路，保护电源 ②. 10000 ③. 正比 ④. ⑤. 甲方案更优，因为电压表示数与重物质量成正比关系，电子秤的刻度可以在电压表上均匀标示出来 【解析】 【详解】（1）[1]定值电阻R0的主要作用是：防止电路出现短路，避免电路中电流过大，烧坏电源，从而起到保护电源的作用； （2）[2]由图像可得，图像的斜率表示弹簧的劲度系数，即 [3]对于图甲，设滑动变阻器总长度为L，当托盘中放入质量为m的重物时，此时有 则 则电压表的示数为 故电压表示数U与被测重物质量m成正比关系； （3）[4]若按图丙方案进行实验，则电压表示数U与被测重物质量m的关系式为 联立可得 （4）[5]对比甲与丙两种方案，显然甲方案更优，因为甲方案中电压表示数与重物质量成正比关系，电子秤的刻度可以在电压表上均匀标示出来。 四、解答题 13. 图为某工厂实验器使用的圆柱形导热良好的汽缸静止在水平地面上，下图为其简化剖面图，内有一质量 m=10kg，截面积 S=0.01m²、厚度不计的活塞，封闭有高度为h1=30cm、温度为t=27℃ 的理想气体，已知汽缸质量为 M=20kg，其深度足够，活塞不漏气且与缸壁无摩擦，外界大气压强为p0=1.0×105Pa，重力加速度 g=10m/s2 （1）求开始时汽缸内封闭气体的压强 p1 （2）保持温度不变，用竖直向上的拉力缓慢提拉活塞，当汽缸恰好离开地面时，求缸内气体的高度h2： （3）在（2）的过程中，汽缸内封闭气体与外界发生热交换为100J，请判断气体是吸热还是放热？气体对外做功为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）对活塞受力分析，可得 解得 （2）依题意，该过程温度保持不变，根据玻意耳定律，有 对汽缸受力分析，可得 联立，解得 （3）依题意，该过程温度不变，封闭气体内能不变，根据热力学第一定律，可得 由 可知封闭气体体积变大，对外做功，所以气体是吸热的，有 即气体对外做功为。 14. 如图甲，在杂技表演中，表演者平躺在水平地面上，腹部上平放一块石板，助手用铁锤猛击石板，石板裂开而表演者没有受伤（危险节目，请勿模仿）。其原理可简化为图乙所示：质量为m的铁锤从石板上方高h处由静止自由落下，竖直砸中石板，铁锤与石板瞬间达到共同速度，之后，铁锤与石板一起向下运动距离d后速度减为零，该过程中弹性气囊A对石板的作用力F随石板向下运动的距离x的变化规律近似如图丙所示，已知石板的质量为铁锤质量的k倍，不计空气阻力，重力加速度为g。求： （1）铁锤与石板碰撞后的共同速度大小v，及碰撞过程中系统机械能的损失量； （2）铁锤与石板向下运动的过程中，弹性气囊A对石板作用力的最大值。 【答案】（1）， （2） 【解析】 【详解】（1）假设铁锤与石板碰撞前的速度为，则 铁锤与石板碰撞，由动量守恒定律，有 联立解得 系统损失的机械能为 解得 （2）弹性气囊A对石板的作用力F做的功为图像与横轴围成的面积， 则 从铁锤与石板共速到两者速度减为0的过程，根据动能定理得 解得 15. 粒子偏转装置是研究高能物理的重要仪器，主要由加速电场，偏转电场和偏转磁场三部分构成。如图甲所示为某科研团队设计的粒子偏转装置示意图，粒子源可以均匀连续的产生质量为、电荷量为、初速度忽略不计的带电粒子，经电压为的加速电场加速后，带电粒子贴近上板边缘，水平飞入两平行金属板中的偏转电场。两水平金属板长为，间距为，板间加有图乙所示的周期性变化的电压，其最大电压也为、周期为，下极板右端正下方紧挨金属板竖直放置长度为的探测板。带电粒子由偏转电场飞出后，立即进入平行板右侧的垂直纸面向外的水平匀强磁场，最后经匀强磁场偏转后打在探测板上。不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，求： （1）从偏转电场出射的粒子通过偏转电场的时间； （2）从偏转电场出射的粒子数占粒子源全部发射粒子数的百分比； （3）从偏转电场出射的粒子全部能够到达探测板时，磁感应强度需要满足的条件。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设粒子进入偏转电场的初速度为，根据动能定理有 带电粒子穿过偏转电场时，水平方向做匀速直线运动，则有 联立解得 （2）带电粒子通过板间的时间等于周期，且竖直方向上匀加速的时间必为。设前半个周期中，时刻飞入偏转电场的粒子恰好能到达下极板，则有 联立解得 设后半个周期中，时刻飞入偏转电场的粒子恰好能到达下极板，则有 解得 时间内飞入偏转电场的粒子可以飞出偏转电场，故偏转电场出射的粒子数占比为 （3）设粒子飞入磁场时的速度为v，根据洛伦兹力提供向心力有 设粒子飞入磁场时，其速度与水平方向的夹角为，则有 设粒子进入磁场后，竖直方向偏移的位移为，由几何关系可知 解得 与速度无关；设粒子在偏转电场中的最小偏移量为，则有 若偏转电场出射的粒子全部能够到达探测板，需满足 解得 即 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$