精品解析：黑龙江省大庆实验中学2025届高三下学期得分训练（五）物理试题

大庆实验中学实验二部2022级高三得分训练（五） 物理试题 一、选择题：本题共10小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，每小题4分；第7-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 1. 自华为正式发布P50/P50Pro系列以来，真可谓一机难求。华为P50Pro搭配的是一块4360mAh的电池，支持最高66W的有线超级快充和50W的无线超级快充，同时还支持无线反向充电，这里与“mAh”相对应的物理量是（　　） A. 功率 B. 电容 C. 电量 D. 能量 2. 我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。如图所示，和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，下列说法正确的是（　　） A. 的频率比的大 B. 在真空中的传播速度比的小 C. 分别用和照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的条纹间距更大 D. 若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时一定发生光电效应 3. 声波是一种典型的纵波，在纵波中各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，故沿着波前进的方向，波中介质会出现疏密不同的部分，因此纵波也被称为“疏密波”（如图甲）。若把某时刻纵波中各质点偏离平衡位置的位移记录下来，画在坐标纸上，则可得到该时刻波的图像。若一列沿水平方向传播的纵波及该时刻对应的波的图像如图乙所示（只展示整个纵波的一部分，在纵波中密部中心处和疏部中心处的质点偏离平衡位置的位移为零），已知“质点”在图示时刻的位置在其平衡位置的右侧，且运动方向水平向右。则下列说法正确的是（　　） A. 图乙中密部中心点到相邻的疏部中心点之间的距离为一个波长 B. 图乙中疏部中心处的质点振动速度为零 C. 图乙中波的传播方向沿水平方向向左 D. “质点”的振动周期不等于该波的传播周期 4. 太阳耀斑爆发是一种发生在太阳大气层中的剧烈太阳活动，2024年5月8日，太阳发生两次X射线强耀斑。若太阳辐射到地球表面的效率为，地球表面探测仪正对太阳的面积为S，探测仪到太阳中心的距离为L，探测仪单位时间内探测到X射线的光子数为n。已知普朗克常量为h，X射线波长为，光速为c，太阳均匀地向各个方向辐射X射线，则太阳辐射X射线的总功率为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，BD是竖直平面内圆的一条竖直直径，AC是该圆的另一条直径，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆所在平面。若从O点向各个方向发射动能、电量、质量均相同的带正电小球，小球会经过圆周上不同的点，其中过A点的小球的动能最小。忽略空气阻力和小球之间的作用力，则下列说法中正确的是（　　） A. 过D点的小球动能和电势能之和最小 B. 过B点的小球动能和电势能之和最大 C. 过C点的小球电势能和重力势能之和最小 D. 可以断定电场方向由O点指向圆弧CND上的某一点 6. 将一均匀导线围成一闭合环状扇形线框MNPQ，其中，，圆弧MN和PQ的圆心均为O点，O点为直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。从时刻开始让导线框以O点为圆心，以恒定的角速度沿逆时针方向做匀速圆周运动，规定沿QMNP方向的电流为正，则导线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述正确的是（　　） A. 图甲中的绝热容器中，抽掉隔板K，容器内气体温度降低 B. 图乙中方解石的双折射现象说明方解石是晶体 C. 图丙中曲线①对应状态的气体分子平均速率更大 D. 图丁中分子间距离大于时，增大分子间距离，分子间作用力做负功 8. 如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的直流电阻。下列说法正确的是（ ） A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等 B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中 9. 已知地球质量为M，月球质量为m，地月距离为L。以地心作为坐标原点，沿地月连线建立x轴，在x轴上有一个探测器。由于地球和月球对探测器的引力做功与路径无关，探测器具有与其位置相关的引力势能。仅考虑地球和月球对探测器的作用，可得探测器引力势能随位置变化关系如图所示。在处引力势能最大，k已知，下列选项正确的是（　　） A. 探测器受到的作用力随位置坐标x的增大，先增大后减小 B. 探测器受到的作用力随位置坐标x的增大，先减小后增大 C. 地球与月球的质量之比 D. 地球与月球的质量之比 10. 如图所示，一质量为5kg的实心球静止在足够长的光滑地面上，人站在小车上向左推实心球，实心球运动一段时间后和墙壁碰撞，碰后实心球的速度反向、大小不变，每次推球，球出手后的对地速度大小都为3m/s，已知人和车的总质量为75kg，人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是（ ） A. 每一次推球都比前一次推球推力的冲量更大 B. 第3次推球后，人和车的速度为1m/s C. 运动全过程，人最多可以推7次球 D. 最终人、小车和实心球的速度大小都是3m/s 二、非选择题：本题共5小题，共52分。 11. 探究向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系实验。 （1）本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是______。 A. 探究平抛运动的特点 B. 卡文迪什扭秤测量万有引力常量 C. 探究两个互成角度的力的合成规律 D. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示。 ①三个情境中，图______是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 ②在甲情境中，若左右两钢球所受向心力的比值为，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为______。 12. 某实验小组探究电容器充、放电过程器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻箱R，电阻，电阻，电流表G，电流传感器，单刀双掷开关S、单刀单掷开关、，导线若干。 （1）一位同学设计了如图甲所示电路，请用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整________。 （2）另一名同学设计了如图丙所示的电路。 实验步骤如下： ①闭合，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的曲线如图丁，由图丁可知开关闭合瞬间流经电阻的电流为______mA（结果保留3位有效数字）； ②保持闭合，再闭合，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为______V； ③实验得到放电过程的曲线如图戊，曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0180C，则电容器的电容C为______。（结果保留2位有效数字） 13. 设想在2125年，人类开启了在大麦哲伦星系A星球的太空移民计划。已知A星球质量和半径均为地球的0.5倍，地球表面重力加速度，忽略星球自转。一名质量的驾驶员驾驶着一辆质量的探险车在A星球上进行探索。该车通过面积的光伏板吸收宇宙辐射获取能源，单位面积接收辐射功率。当该车输出功率达接收辐射功率60%时，车辆将保持电量不变行驶。已知行驶过程中的阻力为总重力的0.1倍。 （1）若该车要保持电量不变，求行驶过程中的最大速度； （2）若该车以恒定加速度启动车辆，全程行驶675m，到达时已达最大速度，求保持电量不变行驶的时间。 14. 如图所示，有两个质量均为m的相同小环A、B，它们由一根不可伸长且长度为L的轻绳连接。小环A套在固定的水平细杆OM上，小环B套在固定的竖直细杆ON上，两杆通过一小段圆弧杆平滑相连，且ON杆足够长。初始时用水平外力F拉环A，使A、B两环均处于静止状态，此时轻绳与竖直方向夹角（如图中虚线位置）。随后，将两个小环移到图中实线的水平位置，此时B环位于ON杆的最上端，轻绳恰好伸直。撤去水平外力，由静止释放两小环，且A环通过小圆弧时速度大小保持不变。另外，碰撞的恢复系数定义为，其中和分别是碰撞前两物体的速度，和分别是碰撞后物体的速度。整个系统不计一切摩擦，重力加速度大小为g。 （1）在初始静止状态下，求水平外力F的大小； （2）在B环下落过程中，求轻绳的拉力对环A做的功； （3）若A、B两环碰撞的恢复系数，求两环发生第一次碰撞过程中损失的机械能。 15. 在如图1所示的回旋加速器中，两个半径为R的正对D形盒处于与盒上表面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B0，两D形盒之间存在极窄的狭缝，且分别接在交流电源两端，电压U随时间t的变化关系如图2所示，粒子经过狭缝时会被电场加速。左侧D形盒圆心处的粒子源A，可不断释放初速度为零的带电粒子，其质量为m、电荷量为q，粒子经多次加速后从D形盒边缘出口被引出。已知粒子在电场中的加速次数等于在磁场中回旋半周的次数，图2中，不计粒子重力，加速过程中不考虑相对论效应和变化的电场对磁场分布的影响，以及粒子间的相互作用。 （1）当粒子能从D形盒的边缘处被引出时，求粒子在磁场中运动的时间t； （2）若粒子被引出时形成的等效电流为I，引出后垂直打到一块收集板（图中未画出）上，且粒子全部被收集板吸收，不考虑收集板上的电荷对飞行中粒子束的影响，求收集板对粒子束作用力F的大小； （3）在实际使用过程中，回旋加速器的磁感应强度B与B0有一定差值。若某次使用时发现粒子在时刻第一次被加速，且只能连续加速n次（已知粒子运动周期小于2T且粒子未被引出），求磁感应强度B的范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 大庆实验中学实验二部2022级高三得分训练（五） 物理试题 一、选择题：本题共10小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，每小题4分；第7-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 1. 自华为正式发布P50/P50Pro系列以来，真可谓一机难求。华为P50Pro搭配的是一块4360mAh的电池，支持最高66W的有线超级快充和50W的无线超级快充，同时还支持无线反向充电，这里与“mAh”相对应的物理量是（　　） A. 功率 B. 电容 C. 电量 D. 能量 【答案】C 【解析】 【详解】由公式q=It可知，mAh是电量的单位，其对应的物理量是电量，故C正确，ABD错误。 2. 我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。如图所示，和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，下列说法正确的是（　　） A. 的频率比的大 B. 在真空中传播速度比的小 C. 分别用和照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的条纹间距更大 D. 若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时一定发生光电效应 【答案】C 【解析】 【详解】A．能极差越大的能量越大，由能量子公式 可知谱线能量更大，所以的频率更大，故A错误； B．电磁波在真空中的传播速度都是光速，故B错误； C．由双缝干涉实验的条纹间距公式 的波长更长，所以其条纹间距大，故C正确； D．由光电效应方程可知，频率越大的光越可能发生光电效应，所以若能发生，不一定能发生，故D错误。 故选 C。 3. 声波是一种典型的纵波，在纵波中各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，故沿着波前进的方向，波中介质会出现疏密不同的部分，因此纵波也被称为“疏密波”（如图甲）。若把某时刻纵波中各质点偏离平衡位置的位移记录下来，画在坐标纸上，则可得到该时刻波的图像。若一列沿水平方向传播的纵波及该时刻对应的波的图像如图乙所示（只展示整个纵波的一部分，在纵波中密部中心处和疏部中心处的质点偏离平衡位置的位移为零），已知“质点”在图示时刻的位置在其平衡位置的右侧，且运动方向水平向右。则下列说法正确的是（　　） A. 图乙中密部中心点到相邻的疏部中心点之间的距离为一个波长 B. 图乙中疏部中心处的质点振动速度为零 C. 图乙中波的传播方向沿水平方向向左 D. “质点”的振动周期不等于该波的传播周期 【答案】C 【解析】 【详解】A．两相邻密部中心点之间的距离为一个波长，A错误。 B．因为密部中心处的质点偏离平衡位置的位移为零，故疏部中心处的质点偏离平衡位置的位移也为零，对应振动速度最大，B错误。 C．该时刻质点的位置在平衡位置的右侧且向右移动，所以它在远离平衡位置，由波的图像可知，该纵波传播方向沿水平方向向左，C正确。 D．纵波在一个质点振动的周期内向外传递一个波长的距离，故纵波的传播周期和质点的振动周期相同，D错误。 故选C。 4. 太阳耀斑爆发是一种发生在太阳大气层中的剧烈太阳活动，2024年5月8日，太阳发生两次X射线强耀斑。若太阳辐射到地球表面的效率为，地球表面探测仪正对太阳的面积为S，探测仪到太阳中心的距离为L，探测仪单位时间内探测到X射线的光子数为n。已知普朗克常量为h，X射线波长为，光速为c，太阳均匀地向各个方向辐射X射线，则太阳辐射X射线的总功率为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】一个X射线的光子能量为，探测器单位时间内探测到的X射线的总能量为 单位时间内探测到的X射线的光子数为，有 解得 故选B。 5. 如图所示，BD是竖直平面内圆的一条竖直直径，AC是该圆的另一条直径，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆所在平面。若从O点向各个方向发射动能、电量、质量均相同的带正电小球，小球会经过圆周上不同的点，其中过A点的小球的动能最小。忽略空气阻力和小球之间的作用力，则下列说法中正确的是（　　） A. 过D点的小球动能和电势能之和最小 B. 过B点的小球动能和电势能之和最大 C. 过C点的小球电势能和重力势能之和最小 D. 可以断定电场方向由O点指向圆弧CND上的某一点 【答案】C 【解析】 【详解】AB．小球在运动过程中受到重力与电场力作用，根据功能关系可知，小球在运动过程中只有重力势能、电势能与动能之间的相互转化，则三种能量之和保持一定，根据图像可知，小球运动到最高点B时，克服重力做功最多，即重力势能增加得最多，则过B点时小球的动能和电势能之和最小，故AB错误； C．因为小球过A点的动能最小，根据动能定理可知，小球在到达A点过程，合力做负功，且在所有合力做负功的路径中，该过程合力所做负功值最大，可知A点是等效物理最高点，在A点小球所受重力与电场力的合力方向指向圆心，则与A点对称的C点为等效物理最低点，在C点小球所受重力与电场力的合力背离圆心，可知小球从O点运动到C点过程中，合力做正功，且在所有合力做正功的路径中，该过程合力所做正功最大，根据动能定理可知小球在C点的动能最大，结合上述分析可知，小球在C点时，小球的电势能与重力势能之和最小，故C正确； D．根据上述分析可知，在A点小球所受重力与电场力的合力方向指向圆心，重力方向竖直向下，根据矢量合成的特点可知，电场力方向一定由O点指向圆弧ABC上的某一点，由于小球带正电，则电场力方向与电场方向相同，所以电场方向由O点指向圆弧ABC上的某一点，故D错误。 故选C。 6. 将一均匀导线围成一闭合的环状扇形线框MNPQ，其中，，圆弧MN和PQ的圆心均为O点，O点为直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。从时刻开始让导线框以O点为圆心，以恒定的角速度沿逆时针方向做匀速圆周运动，规定沿QMNP方向的电流为正，则导线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在时间内，线框从图示位置开始(t=0)转过90°的过程中产生的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为 根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向，为负方向。 在时间内，线框进入第三象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向，为正方向。回路中产生的感应电动势为 感应电流为 在时间内，线框进入第四象限的过程中，回路中的电流方向为逆时针方向，为负方向，回路中产生的感应电动势为 感应电流为 在时间内，线框出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向，为正方向，回路中产生的感应电动势为 回路电流为 故选B。 7. 关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述正确的是（　　） A. 图甲中的绝热容器中，抽掉隔板K，容器内气体温度降低 B. 图乙中方解石的双折射现象说明方解石是晶体 C. 图丙中曲线①对应状态的气体分子平均速率更大 D. 图丁中分子间距离大于时，增大分子间距离，分子间作用力做负功 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．气体向真空的自由膨胀是不做功的，所以抽走隔板K后，内能不变，温度不变，故A错误； B．方解石的双折射现象说明其具有各向异性，是单晶体，故B正确； C．温度越高，有更多分子处于速率大的区间，所以①的温度大于②，分子热运动更剧烈，故C正确； D．分子间距大于时分子间作用力表现引力，间距增大时，分子力做负功，故D正确。 故选BCD 。 8. 如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的直流电阻。下列说法正确的是（ ） A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等 B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯和串联，流经灯和的电流相等，通过电感的电流逐渐增大，稳定后灯和并联再与串联，流过灯的电流改变，故A正确，B错误； C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯和提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯和的电流相等，所以灯逐渐熄灭，并不会闪亮，故C错误； D．开关S闭合瞬间，灯和串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，有 电路稳定后，流过D3的电流为 开关S断开瞬间，电感线圈能够提供与之前等大电流，故其两端电压为 解得 故D正确。 故选AD。 9. 已知地球质量为M，月球质量为m，地月距离为L。以地心作为坐标原点，沿地月连线建立x轴，在x轴上有一个探测器。由于地球和月球对探测器的引力做功与路径无关，探测器具有与其位置相关的引力势能。仅考虑地球和月球对探测器的作用，可得探测器引力势能随位置变化关系如图所示。在处引力势能最大，k已知，下列选项正确的是（　　） A. 探测器受到的作用力随位置坐标x的增大，先增大后减小 B. 探测器受到的作用力随位置坐标x的增大，先减小后增大 C. 地球与月球的质量之比 D. 地球与月球的质量之比 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．设地球质量为M，月球的质量为m， 探测器的质量为m0，引力的合力做功与引力势能的关系 可知图线的斜率绝对值为 由图可知，图像切线斜率绝对值先减小后增大，则地球和月球对探测器作用力随探测器位置x的增大，先逐渐减小后逐渐增大，故A错误，B正确； CD．在处图线的切线斜率为0，则探测器在该处受地球和月球的引力的合力为零，即 解得地球与月球的质量之比 故C错误，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，一质量为5kg的实心球静止在足够长的光滑地面上，人站在小车上向左推实心球，实心球运动一段时间后和墙壁碰撞，碰后实心球的速度反向、大小不变，每次推球，球出手后的对地速度大小都为3m/s，已知人和车的总质量为75kg，人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是（ ） A. 每一次推球都比前一次推球推力的冲量更大 B. 第3次推球后，人和车的速度为1m/s C. 运动的全过程，人最多可以推7次球 D. 最终人、小车和实心球的速度大小都是3m/s 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设球质量为，人和小车质量为，第一次推球后，取向左为正方向，根据动量定理，有 以后每次推球，根据动量定理，有 则第二次推球的冲量大于第一次推球的冲量，之后每一次推球的冲量均相同，A错误； B．每次推球的过程，小车和人及铁球组成的系统动量守恒，则第一次推球后人和车获得的动量为 之后每一次推球过程，人和车获得动量均为 所以第三次推球后人和车的动量为 根据 可得 B正确； C． 设经过次推球铁球后，人和车的速度为，有 要使铁球追不上人和小车，则 解得 所以运动的全过程，人最多可以推8次球，C正确； D．当时，根据 可解得 所以最终人、小车和实心球的速度大小都是3m/s，D正确。 故选BD。 二、非选择题：本题共5小题，共52分。 11. 探究向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系实验。 （1）本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是______。 A. 探究平抛运动的特点 B. 卡文迪什扭秤测量万有引力常量 C. 探究两个互成角度的力的合成规律 D. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示。 ①三个情境中，图______是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 ②在甲情境中，若左右两钢球所受向心力的比值为，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为______。 【答案】（1）D （2） ①. 丙 ②. 【解析】 【小问1详解】 A．探究向心力大小与物体质量，角速度和轨道半径之间的关系，运用的控制变量法，探究平抛运动的特点时，运用等效思想，A错误； B．卡文迪什扭秤测量万有引力常量，采用微小量放大法，B错误； C．探究两个互成角度的力的合成规律，采用等效替代法，C错误； D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用控制变量法，D正确。 故选D。 小问2详解】 [1]探究向心力大小F与物体质量m的关系时，要保证轨道半径和转动的角速度相等，质量不同，故选图丙。 [2]甲情境中，小球的质量和转动半径相同，若两钢球所受向心力的比值为，由公式 可知，两钢球转动的角速度之比为，由公式 可知，由于变速塔轮边缘的线速度相等，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为。 12. 某实验小组探究电容器充、放电过程。器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻箱R，电阻，电阻，电流表G，电流传感器，单刀双掷开关S、单刀单掷开关、，导线若干。 （1）一位同学设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整________。 （2）另一名同学设计了如图丙所示的电路。 实验步骤如下： ①闭合，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的曲线如图丁，由图丁可知开关闭合瞬间流经电阻的电流为______mA（结果保留3位有效数字）； ②保持闭合，再闭合，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为______V； ③实验得到放电过程的曲线如图戊，曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0180C，则电容器的电容C为______。（结果保留2位有效数字） 【答案】（1） （2） ①. 15.0 ②. 2 ③. 【解析】 【小问1详解】 图乙实物图连接完整，如图 【小问2详解】 ①[1]由图丁可知开关闭合瞬间流经电阻的电流为15.0mA ②[2]放电结束后,电容器两极板之间的电压等于电阻R2两端的电压，根据闭合电路的欧姆定律得 电容器两极板之间的电压 ③[3]充电结束后，电容器两极板之间的电压 根据电容器的定义式 13. 设想在2125年，人类开启了在大麦哲伦星系A星球的太空移民计划。已知A星球质量和半径均为地球的0.5倍，地球表面重力加速度，忽略星球自转。一名质量的驾驶员驾驶着一辆质量的探险车在A星球上进行探索。该车通过面积的光伏板吸收宇宙辐射获取能源，单位面积接收辐射功率。当该车输出功率达接收辐射功率60%时，车辆将保持电量不变行驶。已知行驶过程中的阻力为总重力的0.1倍。 （1）若该车要保持电量不变，求行驶过程中的最大速度； （2）若该车以恒定加速度启动车辆，全程行驶675m，到达时已达最大速度，求保持电量不变行驶的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据万有引力等于重力 则A星球的重力加速度 光伏板吸收能量转化后的功率为 解得 该车的阻力为 可得，行驶过程中的最大速度为 【小问2详解】 在匀加速阶段，根据牛顿第二定律 可得，此过程的速度为 所用时间为 匀加速通过的位移大小为 此后开始恒定功率运动，根据功能关系有 解得 14. 如图所示，有两个质量均为m的相同小环A、B，它们由一根不可伸长且长度为L的轻绳连接。小环A套在固定的水平细杆OM上，小环B套在固定的竖直细杆ON上，两杆通过一小段圆弧杆平滑相连，且ON杆足够长。初始时用水平外力F拉环A，使A、B两环均处于静止状态，此时轻绳与竖直方向夹角（如图中虚线位置）。随后，将两个小环移到图中实线的水平位置，此时B环位于ON杆的最上端，轻绳恰好伸直。撤去水平外力，由静止释放两小环，且A环通过小圆弧时速度大小保持不变。另外，碰撞的恢复系数定义为，其中和分别是碰撞前两物体的速度，和分别是碰撞后物体的速度。整个系统不计一切摩擦，重力加速度大小为g。 （1）在初始静止状态下，求水平外力F的大小； （2）在B环下落过程中，求轻绳的拉力对环A做的功； （3）若A、B两环碰撞的恢复系数，求两环发生第一次碰撞过程中损失的机械能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对B环受力分析，如图所示 根据平衡条件有 根据A与B组成的整体水平方向受力平衡有 【小问2详解】 对A与B组成的系统，在B环下落过程中，根据机械能守恒有 又 联立解得 对A，在此过程中，根据动能定理有 【小问3详解】 设B下落L后A、B速度分别为、，则 得 根据系统机械能守恒有 解得 此后，A相对B向下做匀速运动，两环相遇时间为 第一次碰撞前， A与B碰撞过程，根据动量守恒有 又 解得， 则有 因此两环第一次碰撞损失的机械能为 15. 在如图1所示的回旋加速器中，两个半径为R的正对D形盒处于与盒上表面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B0，两D形盒之间存在极窄的狭缝，且分别接在交流电源两端，电压U随时间t的变化关系如图2所示，粒子经过狭缝时会被电场加速。左侧D形盒圆心处的粒子源A，可不断释放初速度为零的带电粒子，其质量为m、电荷量为q，粒子经多次加速后从D形盒边缘出口被引出。已知粒子在电场中的加速次数等于在磁场中回旋半周的次数，图2中，不计粒子重力，加速过程中不考虑相对论效应和变化的电场对磁场分布的影响，以及粒子间的相互作用。 （1）当粒子能从D形盒的边缘处被引出时，求粒子在磁场中运动的时间t； （2）若粒子被引出时形成的等效电流为I，引出后垂直打到一块收集板（图中未画出）上，且粒子全部被收集板吸收，不考虑收集板上的电荷对飞行中粒子束的影响，求收集板对粒子束作用力F的大小； （3）在实际使用过程中，回旋加速器的磁感应强度B与B0有一定差值。若某次使用时发现粒子在时刻第一次被加速，且只能连续加速n次（已知粒子运动周期小于2T且粒子未被引出），求磁感应强度B的范围。 【答案】（1） （2） （3）（n=2，3，4⋯） 【解析】 【小问1详解】 粒子的轨迹半径达到最大时被引出，设此时的速度为v，有 设粒子加速n次后达到最大速度，由动能定理得 由周期公式得 则粒子在磁场中运行的时间为 联立解得 【小问2详解】 设在t时间内离开加速器的带电粒子数为N，则输出时带电粒子束的等效电流为 打到收集板上后速度减为零，则由动量定理 联立解得 【小问3详解】 设磁感应强度大小为B时，粒子做圆周运动的周期为T1，又T1<2T，则在连续加速（n−1）次后即将进行第n次加速的时刻为（n=2，3，4⋯） ①由可知，当磁感应强度B偏小时，T1大于T，要实现连续n次加速，则加速时间不能超过，即 可得 解得 ②由可知，当磁感应强度B偏大时，T1小于T，要实现连续n次加速，则加速时间不能小于，即 可得 解得 因此，磁感应强度B的范围为（n=2，3，4⋯） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$