精品解析：甘肃省兰州第一中学2024-2025学年高三下学期开学考试物理试卷

2024-2025学年甘肃省兰州一中高三（下）开学物理试卷 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 微型核电池的体积很小，只有一个硬币的厚度，电力极强，可用于手机充电。微型核电池是利用微型和纳米级系统研发出的一种超微型电源设备，通过放射性物质的衰变，释放出带电粒子，从而获得持续电流。镍发生衰变变为铜，用它制成的大容量核电池，续航可超百年。下列说法正确的是（　　） A. 镍的衰变方程为 B. 镍的比结合能比铜的比结合能小 C. 升高镍的温度，可使其半衰期减小 D. 衰变放出的电子来自镍核外层电子 2. 如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（　　） A. 在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B. 相同条件下，a光比b光衍射明显 C. 只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉 D. 从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大 3. 下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动 B. 在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加 C. 分子间的作用力总是随分子间距减小而增大 D. 已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的个数 4. 图示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线，已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm，下列说法正确的是（　　） A. 四条谱线中波长最大的是Hδ B. 用633nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级 C. 一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线 D. 如果用能量为10.3eV的电子轰击，一定不能使基态的氢原子受激发 5. 如图所示，两个等量异种电荷和M、N两点是菱形的四个顶点，a、b、c、d是菱形四个边长的中点，O是两电荷连线的中点。下列说法正确的是（　　） A. M点的电场强度比O点大 B. a、b两处的电场强度和电势都相同 C. a、c两处的电场强度一定相同 D. 将一电荷从d移到O再移到c点，电场力在两段做的功相同 6. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接，处于压缩状态，A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分离，当A回到初始位置时速度为零，A、B与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度，则（　　） A. 物块A上滑时，弹簧的弹力方向先沿斜面向上后沿斜面向下 B. 物块A上滑到最大位移的过程中，经过中点位置时速度最大 C. A、B一起下滑时，B对A的压力先减小后增大 D. 整个过程中B克服摩擦力所做的总功等于B的重力势能减小量 7. 一列横波从t = 0时刻开始，从原点O沿着x轴传播，t = 0.6s时刻传至A点，若OA = 12m，AB = 8m，BC = 10m，则下列说法正确的是（ ） A. 波动过程从开始到C点运动以后的时间内，A点的路程总是比C点的路程多18cm B. t = 1s时刻B点的位移是2cm C. t = 1.5s时刻C点第一次在波谷 D. 波动过程从开始到B点运动以后的时间内，A点的路程总是比B点的路程多8cm 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 8. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为、带电量大小为的小球，以初速度沿与电场方向成45°夹角射入场区，能沿直线运动。经过时间，小球到达点（图中没标出），电场方向突然变为竖直向上，电场强度大小不变。已知重力加速度为，则（　　） A. 小球一定带正电 B. 时间内小球可能做匀变速直线运动 C. 匀强磁场的磁感应强度为 D. 电场方向突然变为竖直向上，则小球做匀加速直线运动 9. 如图所示的传送带由水平部分和倾斜部分组成，倾斜部分与水平方向的夹角为37°。传送带以某一速度按图示方向运转，时，将一质量为的小滑块轻放在传送带的最顶端，以后滑块的速度大小与时间的变化关系如图所示，时滑块刚好到达最右端，物块在两传送带交接处运动时无机械能损失，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 滑块与传送带间的滑动摩擦因数为 B. 滑块运动过程中能够达到的最大速度为 C. 传送带水平部分的总长度为 D. 从到的过程中，电动机额外提供电能 10. 在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨。由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨无初速的放置，a、c此刻起做匀速运动，b棒刚好能静止在导轨上。a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。则（　　） A. 物块c的质量是2msinθ B. b棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能 C. b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能 D. b棒放上导轨后，a棒中电流大小是 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置探究动能定理并测量小车（含遮光条）的质量M。 （1）下面是实验的主要步骤： ①实验小组的同学用游标卡尺对遮光条的宽度进行了测量，读数如图乙所示，则遮光条的宽度___________cm； ②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑； ③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间； ④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。 （2）某小组成员通过记录下的数据作出图像，图像的延长线恰好可以经过坐标原点。根据图像能得出的实验结论是___________，若已知图像斜率为k，那么___________（结果用字母k、g、d、L表示）。 12. 把铜片和锌片相隔约插入一个苹果中，就制成了一个水果电池。铜片是电池的正极，锌片是负极。用下列方法可测量该水果电池的电动势和内阻。将水果电池、电阻箱和数字电压表（可视为理想电表），按照如图1所示的电路连接起来。调节电阻箱，测得多组电阻箱的阻值和对应的电压，记录的数据如下表所示。 1 2 3 4 5 6 7 2000 3000 ☆ 6000 9000 20000 80000 0.290 0.382 0.454 0.560 0.664 0.839 0.990 （1）表中数据☆对应电阻箱示数如图2所示，其读数为__________。 （2）处理数据时，首先计算出每个电压值的倒数和电阻值的倒数，再绘制图像。根据表中测得的多组数据，经过换算，将数据对应的坐标点标注在图3中，请在该图中标出表中第3组数据对应的坐标点，并画出图线_______。 （3）在图线中，当时，外电路处于__________状态（选填“断路”或“短路”）。 （4）根据图3可知，水果电池的电动势__________（保留2位有效数字）。 （5）若将图1所示电路中的数字电压表替换为内阻未知（约）的指针式电压表，仍按上述方法测量该水果电池的电动势和内阻。请结合图3判断是否可行，并说明理由_______。 四、计算题：本大题共3小题，共43分。 13. 因为新冠肺炎疫情，医院需要储备充足钢瓶氧气。某种氧气钢瓶容积40L，27oC时瓶中氧气的压强为20个标准大气压，当消耗使得瓶中的压强降低到2个标准大气压时，就需重新充气。实际使用过程中，先用如图所示的活塞式抽气筒与氧气瓶连通缓慢抽气，再充到真空小钢瓶中，然后供病人使用。（不考虑抽气分装过程中的漏气和温度变化，瓶中氧气可视为理想气体。） （1）若某次抽气过程中，瓶中氧气吸热Q，求气体做功情况。 （2）-3oC时，这种瓶装氧气使用过程中压强降为1.9个标准大气压时，是否需要充气？ 14. 如图所示已知边长为L=40cm的正方形区域ABCD内部存在匀强磁场，方向垂直纸面向外，其上方存在电场强度为E=100V/m的匀强电场，电场宽度也为L。从电场中P点以速度v0=2×106m/s垂直电场向右射出一个带正电的粒子，其比荷（重力不计，PAB在同一直线上）。粒子经电场后从AD边的中点进入磁场，求： （1）PA的距离； （2）若粒子从AB中点射出磁场，磁感应强度B的大小； （3）多次调节磁感应强度大小使粒子均能从AD边射出，求粒子在磁场中运动的最长时间。（取，） 15. 在如图所示的正方形平面oabc内存在着垂直于该平面的匀强磁场，磁感应强度的变化规律如图所示．一个质量为m、带电量为的粒子不计重力，在时刻平行于oc边从o点射入磁场中．已知正方形边长为L，规定磁场向外的方向为正，磁感应强度的最大值为求： 带电粒子在磁场中做圆周运动的周期； 若带电粒子不能从oa边界射出磁场，磁感应强度B变化周期T的最大值； 要使带电粒子从b点沿着ab方向射出磁场，满足这一条件的磁感应强度变化的周期T及粒子磁场时的速度． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年甘肃省兰州一中高三（下）开学物理试卷 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 微型核电池的体积很小，只有一个硬币的厚度，电力极强，可用于手机充电。微型核电池是利用微型和纳米级系统研发出的一种超微型电源设备，通过放射性物质的衰变，释放出带电粒子，从而获得持续电流。镍发生衰变变为铜，用它制成的大容量核电池，续航可超百年。下列说法正确的是（　　） A. 镍的衰变方程为 B. 镍的比结合能比铜的比结合能小 C. 升高镍的温度，可使其半衰期减小 D. 衰变放出的电子来自镍核外层电子 【答案】B 【解析】 【详解】A．镍的衰变方程为 故A错误； B．衰变过程释放能量，比结合能变大，故B正确； C．半衰期不受温度影响，故C错误； D．衰变放出的电子由质子转变为中子释放的，故D错误； 故选B。 2. 如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（　　） A. 在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B. 相同条件下，a光比b光衍射明显 C. 只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉 D. 从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，透明材料对a光的折射率大于对b光的折射率，即 又 得 故A正确； B．b光折射率较小，则频率更低，波长更长，相同条件下， b光比a光衍射明显，故B错误； C．两种光频率不同，不可以发生干涉，故C错误； D．根据 可知，a光的临界角较小，故D错误。 故选A。 3. 下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动 B. 在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加 C. 分子间的作用力总是随分子间距减小而增大 D. 已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的个数 【答案】B 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子在不停地做无规则热运动，由于固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，所以布朗运动并不是悬浮固体颗粒分子的运动，故A错误； B．在绝热过程中，与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，外界对物体做功，物体的内能一定增加，故B正确； C．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，故C错误； D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的体积，故D错误。 故选B。 4. 图示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线，已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm，下列说法正确的是（　　） A. 四条谱线中波长最大的是Hδ B. 用633nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级 C. 一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线 D. 如果用能量为10.3eV的电子轰击，一定不能使基态的氢原子受激发 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据能级跃迁规律可知 可知四条谱线中波长中最大的是，故A错误； B．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm，所以氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级也需要656nm的光照射，故B错误； C．一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生种谱线，故C正确； D．当实物粒子轰击氢原子时，只要实物粒子的能量大于等于能级跃迁所需要的能量就可以发生跃迁，电子的能量大于从基态跃迁到第一激发态需要的能量10.2eV，故用能量为10.3eV的电子轰击，能使基态的氢原子受激发，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，两个等量异种电荷和M、N两点是菱形的四个顶点，a、b、c、d是菱形四个边长的中点，O是两电荷连线的中点。下列说法正确的是（　　） A. M点的电场强度比O点大 B. a、b两处的电场强度和电势都相同 C. a、c两处的电场强度一定相同 D. 将一电荷从d移到O再移到c点，电场力在两段做的功相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．等量异种电荷连线的中垂线上，O点场强最大，所以M点的电场强度比O点小，故A错误； BC．根据等量异种电荷周围电场和电势的对称性可知，a、b两处的电场强度大小相等、方向不同，电势都相同；a、c两处的电场强度一定相同，故B错误，C正确； D．因为 ， 可知，电场力在两段做的功大小相等，但一个是正功，一个是负功，故D错误； 故选C。 6. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接，处于压缩状态，A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分离，当A回到初始位置时速度为零，A、B与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度，则（　　） A. 物块A上滑时，弹簧的弹力方向先沿斜面向上后沿斜面向下 B. 物块A上滑到最大位移的过程中，经过中点位置时速度最大 C. A、B一起下滑时，B对A的压力先减小后增大 D. 整个过程中B克服摩擦力所做的总功等于B的重力势能减小量 【答案】B 【解析】 【详解】A．下滑过程中A、B始终不分离，设最高点弹簧弹力为F，斜面倾角为θ，动摩擦因数为μ，A对B弹力大小为FAB，沿斜面向下为正方向，在下滑瞬间，根据牛顿第二定律，对整体 对B 得 因为FAB沿斜面向上，可知在最高点F的方向沿斜面向上，说明弹簧一直处于压缩状态，弹簧弹力始终沿斜面向上，故A错误； B．设物块A在起始位置和最高点时，弹簧的压缩量分别为x1、x2，根据能量守恒 得 当运动至最大位移中点时 整理得 即加速度为零，速度最大，故B正确； C．由B选项 下滑过程中F逐渐变大，则FAB逐渐变大，根据牛顿第三定律，B对A的压力逐渐增大，故C错误； D．整个过程中，弹簧弹力做功为零，物块A的重力做功为零，系统动能变化也为零，根据功能关系可知，整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功等于B的重力势能减小量，故D错误。 故选B。 7. 一列横波从t = 0时刻开始，从原点O沿着x轴传播，t = 0.6s时刻传至A点，若OA = 12m，AB = 8m，BC = 10m，则下列说法正确的是（ ） A. 波动过程从开始到C点运动以后的时间内，A点的路程总是比C点的路程多18cm B. t = 1s时刻B点的位移是2cm C. t = 1.5s时刻C点第一次在波谷 D. 波动过程从开始到B点运动以后的时间内，A点的路程总是比B点的路程多8cm 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意得，该波的波长为，由于 AC = AB + BC = 8 + 10 = 18m 则 波从t = 0时刻开始传到C点时间t = 2.25T，当波传到C时，A比C多运动的路程为 此时A在波峰，在以后运动中，路程关系会变化，A错误； B．波传到B时刻为t = 1s，此时B的位移为0，B错误； C．由题得T = 0.4s，，根据 解得波速为20m/s，从波形图再向右传播20m，C第一次到达波峰，所以时间为 该波从波源到该波形用的时间为0.6s，所以C点第一次到达波峰的时间为 C错误； D．波传到B时刻为t = 1s，此时B的位移为0，，则当波传到B时A比B多运动路程为 s= 4A = 8cm 后来AB同步，A点的总路程总是比B点的路程多8cm，D正确。 故选D。 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 8. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为、带电量大小为的小球，以初速度沿与电场方向成45°夹角射入场区，能沿直线运动。经过时间，小球到达点（图中没标出），电场方向突然变为竖直向上，电场强度大小不变。已知重力加速度为，则（　　） A. 小球一定带正电 B. 时间内小球可能做匀变速直线运动 C. 匀强磁场的磁感应强度为 D. 电场方向突然变为竖直向上，则小球做匀加速直线运动 【答案】AC 【解析】 【详解】B．假设小球做变速直线运动，小球所受重力与电场力不变，而洛伦兹力随速度的变化而变化，则小球将不可能沿直线运动，故假设不成立，所以小球一定受力平衡做匀速直线运动，B错误； A．小球做匀速直线运动，根据平衡条件可以判断，小球所受合力必然为0，故电场力水平向右，洛伦兹力垂直直线斜向左上方，小球一定带正电，A正确； C．根据平衡条件，得 解得 C正确； D．根据平衡条件可知 电场方向突然变为竖直向上，则电场力竖直向上，与重力恰好平衡，洛伦兹力提供向心力，小球将做匀速圆周运动，D错误； 故选AC。 9. 如图所示的传送带由水平部分和倾斜部分组成，倾斜部分与水平方向的夹角为37°。传送带以某一速度按图示方向运转，时，将一质量为的小滑块轻放在传送带的最顶端，以后滑块的速度大小与时间的变化关系如图所示，时滑块刚好到达最右端，物块在两传送带交接处运动时无机械能损失，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 滑块与传送带间的滑动摩擦因数为 B. 滑块运动过程中能够达到的最大速度为 C. 传送带水平部分的总长度为 D. 从到的过程中，电动机额外提供电能 【答案】BD 【解析】 【详解】A．分析图像可知，从t=0到t=0.6s的过程中，物块在倾斜传送带上做加速运动，当t=0.6s时物块与传送带共速，均为6m/s。由图像可知，该过程加速度为 根据牛顿第二定律可得 带入数据可得 A错误； B．t=0.6s到t=1.6s过程中，物块在倾斜传送带上继续加速，但由于物块速度大于传送带速度，根据牛顿第二定律可得 再结合匀变速运动规律 其中 联立可得 B正确； C．当滑块在水平传送带上减速时 解得 所以传送带水平部分总长度为 C错误； D．从t=0到t=0.6s的过程中，电动机额外提供电能为 其中 解得 D正确。 故选BD。 10. 在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨。由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨无初速的放置，a、c此刻起做匀速运动，b棒刚好能静止在导轨上。a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。则（　　） A. 物块c的质量是2msinθ B. b棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能 C. b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能 D. b棒放上导轨后，a棒中电流大小是 【答案】AD 【解析】 【详解】A．b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降，则c所受重力和绳的拉力大小平衡．由b平衡可知，安培力大小 F安=mgsinθ 由a平衡可知 F绳=F安+mgsinθ=2mgsinθ 由c平衡可知 F绳=mcg 因为绳中拉力大小相等，故 2mgsinθ=mcg 即物块c的质量为2msinθ，故A正确； B．b放上之前，根据能量守恒知，c减小的重力势能等于a、c 增加的动能与a增加的重力势能之和，故B错误； C．b 棒放上导轨后，a匀速上升重力势能在增加，故根据能量守恒知，物块 c 减少的重力势能等于回路消耗的电能与a增加的重力势能之和，选项C错误； D．根据b棒的平衡可知 F安=mgsinθ 又因为F安=BIL，故 故D正确。 故选AD。 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置探究动能定理并测量小车（含遮光条）的质量M。 （1）下面是实验的主要步骤： ①实验小组的同学用游标卡尺对遮光条的宽度进行了测量，读数如图乙所示，则遮光条的宽度___________cm； ②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑； ③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间； ④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。 （2）某小组成员通过记录下的数据作出图像，图像的延长线恰好可以经过坐标原点。根据图像能得出的实验结论是___________，若已知图像斜率为k，那么___________（结果用字母k、g、d、L表示）。 【答案】 ①. 0.230 ②. 在误差允许的范围内，合外力对小车（含遮光条）做的功等于小车（含遮光条）动能的变化量 ③. 【解析】 【详解】（1）①[1]由图可得，遮光条的宽度为 （2）[2]设木板倾角为，由题意知，挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑时，满足 当取下托盘和砝码，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门时，合外力做功为 因为小车经过光电门的速度为 即小车经过光电门的动能为 令 可得 可见当图像的延长线恰好可以经过坐标原点时，说明在误差允许的范围内，合外力对小车（含遮光条）做的功等于小车（含遮光条）动能的变化量。 [3]由题意得 解得 12. 把铜片和锌片相隔约插入一个苹果中，就制成了一个水果电池。铜片是电池的正极，锌片是负极。用下列方法可测量该水果电池的电动势和内阻。将水果电池、电阻箱和数字电压表（可视为理想电表），按照如图1所示的电路连接起来。调节电阻箱，测得多组电阻箱的阻值和对应的电压，记录的数据如下表所示。 1 2 3 4 5 6 7 2000 3000 ☆ 6000 9000 20000 80000 0.290 0.382 0.454 0.560 0.664 0.839 0.990 （1）表中数据☆对应电阻箱示数如图2所示，其读数为__________。 （2）处理数据时，首先计算出每个电压值的倒数和电阻值的倒数，再绘制图像。根据表中测得的多组数据，经过换算，将数据对应的坐标点标注在图3中，请在该图中标出表中第3组数据对应的坐标点，并画出图线_______。 （3）在图线中，当时，外电路处于__________状态（选填“断路”或“短路”）。 （4）根据图3可知，水果电池的电动势__________（保留2位有效数字）。 （5）若将图1所示电路中的数字电压表替换为内阻未知（约）的指针式电压表，仍按上述方法测量该水果电池的电动势和内阻。请结合图3判断是否可行，并说明理由_______。 【答案】 ①. 4000 ②. ③. 断路 ④. 1.1 ⑤. 不可行。由图3可知，水果电池的内阻约，学生用指针式电压表的内阻约，但电压表内阻未知，无法准确测量水果电池的电动势和内阻。 【解析】 【详解】（1）[1]由图可知，☆对应电阻箱示数为 （2）[2]根据描点法得出图像如图所示 （3）[3]当时，相当于无穷大，外电路处于断路状态； （4）[4]根据闭合电路欧姆定律得 整理得 可知图像纵轴截距 解得 斜率 结合图象可得 （5）[5]若将图1所示电路中的数字电压表替换为内阻未知（约）的指针式电压表，无法测量该水果电池的电动势和内阻，因为水果电池的内阻约，学生用指针式电压表的内阻约，但电压表内阻未知，无法准确测量水果电池的电动势和内阻。 四、计算题：本大题共3小题，共43分。 13. 因为新冠肺炎疫情，医院需要储备充足钢瓶氧气。某种氧气钢瓶容积40L，27oC时瓶中氧气的压强为20个标准大气压，当消耗使得瓶中的压强降低到2个标准大气压时，就需重新充气。实际使用过程中，先用如图所示的活塞式抽气筒与氧气瓶连通缓慢抽气，再充到真空小钢瓶中，然后供病人使用。（不考虑抽气分装过程中的漏气和温度变化，瓶中氧气可视为理想气体。） （1）若某次抽气过程中，瓶中氧气吸热Q，求气体做功情况。 （2）-3oC时，这种瓶装氧气使用过程中压强降为1.9个标准大气压时，是否需要充气？ 【答案】（1）对外做功为Q；（2）不用 【解析】 【详解】（1）等温抽气，则 由热力学第一定律 得 W=-Q 气体对外做功为Q。 （2）由等容变化得 可得 得 因为压强降为1.9个标准大气压，所以不用充气。 14. 如图所示已知边长为L=40cm的正方形区域ABCD内部存在匀强磁场，方向垂直纸面向外，其上方存在电场强度为E=100V/m的匀强电场，电场宽度也为L。从电场中P点以速度v0=2×106m/s垂直电场向右射出一个带正电的粒子，其比荷（重力不计，PAB在同一直线上）。粒子经电场后从AD边的中点进入磁场，求： （1）PA的距离； （2）若粒子从AB中点射出磁场，磁感应强度B的大小； （3）多次调节磁感应强度大小使粒子均能从AD边射出，求粒子在磁场中运动的最长时间。（取，） 【答案】（1）0.1m；（2）；（3）或 【解析】 【详解】（1）粒子做类平抛运动 即为PA距离 （2）粒子匀加速直线运动的分速度为 所以 与AD边夹角450斜向右下方进入磁场做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 由几何关系可得 得 （3）粒子从AD射出的偏转角均为 又 半径最大时，时间最长，粒子轨迹相切于AB边时 即 得 （也得分） 15. 在如图所示的正方形平面oabc内存在着垂直于该平面的匀强磁场，磁感应强度的变化规律如图所示．一个质量为m、带电量为的粒子不计重力，在时刻平行于oc边从o点射入磁场中．已知正方形边长为L，规定磁场向外的方向为正，磁感应强度的最大值为求： 带电粒子在磁场中做圆周运动的周期； 若带电粒子不能从oa边界射出磁场，磁感应强度B变化周期T的最大值； 要使带电粒子从b点沿着ab方向射出磁场，满足这一条件的磁感应强度变化的周期T及粒子磁场时的速度． 【答案】；； ，． 【解析】 【分析】根据洛伦兹力做向心力求解；根据几何关系求得带电粒子不能从oa边界射出磁场时在时间内转过的中心角，从而求得T和周期的关系，进而得到T的最大值；根据两粒子运动得到带电粒子从b点沿着ab方向射出磁场的运动轨迹，进而得到轨道半径，由时间内转过的中心角求得周期T；最后根据洛伦兹力做向心力由轨道半径求得运动速度． 【详解】粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，故洛伦兹力做向心力，则有：，所以，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期； 粒子在前半周期和后半周期的偏转方向相反，根据时间相同可得：经过一个周期T后粒子速度回到竖直向上； 那么，根据粒子偏转，当时，粒子一直向上运动，不可能从oa边界射出磁场； 若，则粒子必在时从oa边界射出磁场 当时，由几何关系可得：当磁场第一次改变方向后的轨迹与边界oa相切时如右图所示， ； ，所以，，即磁场变向前运动轨迹的圆心角为； 所以，磁场每次变向的最长时间，粒子不从oa边界射出磁场； 故，所以，T的最大值； 由可知：经过时间T后粒子运动重复，故根据几何关系可得：粒子经过时间T后在对角线ob上； 那么，根据粒子在前半周期和后半周期的偏转方向相反，运动时间相同可得：前后半周期的位移相同，故粒子经过后在对角线ob上； 那么，粒子运动轨迹如图所示， ； 所以，由几何关系可得：每次磁场改变前粒子偏转的圆心角为，且从粒子进入到离开，磁场改变了偶数次；故有：，所以，； 设磁场一共变化了n次，则由几何关系可得：；故轨道半径，，； 根据洛伦兹力做向心力可得：，所以，粒子磁场时的速度； 【点睛】带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力做向心力，故常根据速度及磁感应强度求得半径，然后根据几何关系求得运动轨迹；或反过来由轨迹根据几何关系求解半径，进而求得速度、磁感应强度． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $