精品解析：2026届江苏省南京市第二十九中学高三上学期模拟预测物理试题

高三物理考前模拟检测 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 将一条长为L的纸带扭转180°后连接两端就构成了一个莫比乌斯环，不考虑连接纸带时的长度损失。一只蚂蚁以恒定的速率v从P点沿纸带中线向前爬行，当其再一次来到P点的整个过程中，蚂蚁的（　　） A. 路程为L B. 位移的大小为L C. 加速度始终为零 D. 平均速度为零 2. “玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（　　） A. 衰变方程中的X等于233 B. 的穿透能力比γ射线强 C. 比的比结合能小 D. 月夜的寒冷导致的半衰期变大 3. 图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（　　） A. ①③② B. ②④③ C. ④①③ D. ①④③ 4. 某卫星发射的过程图简化如下，位于椭圆轨道1的卫星变速后进入圆形同步轨道2，然后在M点再次改变方向进入同步静止轨道3上，Q点为椭圆轨道1的近地点，P点为椭圆轨道1上的远地点，则下列说法正确的是（　　） A. 轨道2可能在某两条经线组成的圆的正上方 B. 卫星在Q点的速度大于其在M点的速度 C. 卫星在3个轨道上的机械能存在的关系式为E1>E2=E3 D. 卫星在轨道2上经过P点时的向心加速度大于其在轨道1上运动时经过P点的向心加速度 5. 如图所示，在带电体C附近，把与地面绝缘的导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动（假设小电动机非常灵敏）。关于以上过程，下列说法正确的是（　　） A. A、B相碰后，A的电势高于的电势 B. A、B相碰后分开，A、B均不带电 C. 把A、B分开的过程要克服A、B之间的静电力做功 D. A、B分别接触小电动机的两个接线柱时，电流从经电动机流向 6. 如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕 b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，则（　　） A. t=0时，电流方向为afedcba B. t=0时，感应电动势为 C. 时，感应电动势为0 D. t=0到过程中，感应电动势平均值为0 7. 2024年8月我国科学家狄增峰团队成功研制出一种人造蓝宝石作为绝缘介质的晶圆，这种材料具有卓越的绝缘性能。如图所示，直流电源与一平行板电容器、理想二极管连接，电容器A板接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点恰好处于静止状态。下列说法错误的是（　　） A. 该带电油滴带负电 B. B板下移，油滴将继续保持静止状态 C. 减小极板间的正对面积，P点处的电势升高 D. 若两板间插入人造蓝宝石，则电容器的电容增大 8. 如图甲所示，平静水面上两个频率相同的简谐波源S1、S2与点M处于直角三角形的三个点上，θ=30°，MS1=3m。t=0时，S1、S2同时垂直水面开始振动，至9s时点M的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 两列波的传播速度均为1m/s B. 两列波的周期均为3s C. 两列波的波长均为3m D. 两列波的振幅分别为5cm和2cm 9. 如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（　　） A. S与a相连，灯泡的电功率最大 B. S与a相连，灯泡两端的电压为 C. S与b相连，流过灯泡的电流为 D. S与c相连，灯泡的电功率为 10. 某同步加速器简化模型如图所示，其中仅直通道PQ内有加速电场，三段圆弧内均有可调的匀强偏转磁场B。带电荷量为−q、质量为m的离子以初速度v0从P处进入加速电场后，沿顺时针方向在加速器内循环加速。已知加速电压为U，磁场区域中离子的偏转半径均为R。忽略离子重力和相对论效应，下列说法正确的是（　　） A. 偏转磁场的方向垂直纸面向外 B. 第1次加速后，离子的动能增加了2qU C. 第k次加速后。离子的速度大小变为 D. 第 k次加速后，偏转磁场的磁感应强度大小应为 11. 如图甲，竖直挡板固定在光滑水平面上，质量为M的光滑半圆形弯槽静止在水平面上并紧靠挡板，质量为m的小球从半圆形弯槽左端静止释放，小球速度的水平分量和弯槽的速度与时间的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 小球释放后，小球与弯槽系统动量守恒 B. t2时小球到达位置等于释放时的高度 C. 由图可知m大于M D. 图中阴影面积S2<2S1 二、非选择题：共 5题，共 56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 如图所示，某同学利用水平桌面上的气垫导轨和数字计时器，探究滑块沿气垫导轨下滑过程 中机械能是否守恒。气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使得滑块与导轨之间有一层薄薄的空气层，滑块运动时阻力近似为零。 （1）实验时，气垫导轨的 b端需用垫片垫高。用50分度游标卡尺测量某块垫片的厚度，标尺位置如图所示，其读数为__________mm。 （2）设实验测得垫片的总高度为h，遮光条的有效宽度为d，单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离为L，滑块经过光电门1和光电门2时的遮光时间分别为 t1和t2，则还需要测量的物理量是 ___________ （写出物理量的符号并说明），实验需要验证的关系式是 _______________ （用题中和所测物理量字母表示）。 （3）数据处理时发现重力势能减小量小于动能增加量，造成的原因可能 。 A. 滑块释放位置不够高 B. 充气泵的气流较小，滑块与导轨存在较大摩擦 C. 导轨被垫高之前没有将导轨调节水平，被垫高的一端偏高 （4）光电门计时器的计时原理：光电门中的光敏元件接收到的光线是直径约2mm的圆柱型光束，只要遮光条前沿挡住90％的光照就能使光控信号u上跳为H，只要后沿让光照恢复达到70％就能使光控信号u下跳为 L。计时器可以设置两种计时模式：①记录前沿挡光与后沿复光信号之间的时间；②记录2次前沿挡光信号之间的时间。根据以上信息，下列哪种型号的遮光条测量速度的误差较小 _____（填“甲”或“乙”）。 13. 折射率的透明材料其截面形状如图所示，为等腰直角三角形，是以为直径的半圆弧，其半径为，一束平行光在平面内沿垂直于边方向射入材料，不考虑多次反射。求： （1）圆弧上有光射出的部分弧长； （2）自圆弧射出的光在材料中传播的最长时间。 14. 如图为某学校的气膜体育馆，馆内空气压强高于馆外空气压强，通过自动充气装置将馆内外气压差维持在250~500Pa，这种气压差对人体是安全的，且有利于营造馆内的富氧环境，对运动者的健康有益。已知馆内空间体积为V，空气温度T1=300K且保持不变，馆外大气压强为p0=1.0×105Pa，假设空气可看作理想气体，标准状态下（0℃，p0=1.0×105Pa）空气的摩尔体积为V0，阿伏伽德罗常数为NA。某次充气后到下次充前，求： （1）漏掉空气的质量与馆内原有空气质量之比。 （2）漏掉空气分子的总个数。 15. 如图所示的倒“T”字型装置中，圆环a和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴底部和环a，细线穿过光滑小孔O，两端分别与环a和小球b连接，细线与竖直杆平行，整个装置开始处于静止状态。现使整个装置绕竖直轴缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角为53°时，使整个装置以角速度ω匀速转动。已知弹簧的劲度系数为k，环a、小球b的质量均为m，重力加速度为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6。求： （1）装置静止时，弹簧的形变量x0； （2）装置角速度为ω转动时，小孔与小球b的之间的线长L； （3）装置由静止开始转动至角速度为ω的过程中，细线对小球B做的功W。 16. 磁悬浮列车是一种靠安培力使列车浮于空中而减小地面的支持力和摩擦力，从而提高运行速度的列车。图甲为磁悬浮列车简化原理图。一个质量为m、宽为L、长略大于L、总电阻为R的矩形单匝线圈，下半部分处于长为L、宽为、方向交互相反的匀强磁场中，磁感应强度均为B，线圈下边在磁场外；上半部分处于足够长、磁感应强度随时间t的变化规律如图乙所示的匀强磁场（未画出）中，规定垂直于纸面向内的方向为正方向。设时刻，线圈经过如图位置，在水平力F（未知）作用下，线圈不接触任何支持物匀速向右平动。线圈与地面间的动摩擦因数为，且，不考虑磁场边缘效应，重力加速度取g。 （1）求水平力F的大小及匀速运动的速度； （2）若时刻撤去外力F，求从撤去力F到线圈停止运动所需时间及位移； （3）若，时刻撤去外力F后线圈的图像如图丙所示，至时刻停止运动，、、为已知量，求该过程线圈的位移。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三物理考前模拟检测 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 将一条长为L的纸带扭转180°后连接两端就构成了一个莫比乌斯环，不考虑连接纸带时的长度损失。一只蚂蚁以恒定的速率v从P点沿纸带中线向前爬行，当其再一次来到P点的整个过程中，蚂蚁的（　　） A. 路程为L B. 位移的大小为L C. 加速度始终为零 D. 平均速度为零 【答案】D 【解析】 【详解】AB．从P点出发再次来到P点，路程为2L，位移为零，AB错误； C．由于速度方向不断改变，即速度在变化，故加速度不为零，C错误； D．由 可知，位移为零，平均速度为零，D正确。 故选D。 2. “玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（　　） A. 衰变方程中的X等于233 B. 的穿透能力比γ射线强 C. 比的比结合能小 D. 月夜的寒冷导致的半衰期变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为 即衰变方程中的X=234，故A错误； B．是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误； C．比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即比的比结合能小，故C正确； D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。 故选C。 3. 图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（　　） A. ①③② B. ②④③ C. ④①③ D. ①④③ 【答案】D 【解析】 【详解】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像； 根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像； 根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。 D正确，故选D。 4. 某卫星发射的过程图简化如下，位于椭圆轨道1的卫星变速后进入圆形同步轨道2，然后在M点再次改变方向进入同步静止轨道3上，Q点为椭圆轨道1的近地点，P点为椭圆轨道1上的远地点，则下列说法正确的是（　　） A. 轨道2可能在某两条经线组成的圆的正上方 B. 卫星在Q点的速度大于其在M点的速度 C. 卫星在3个轨道上的机械能存在的关系式为E1>E2=E3 D. 卫星在轨道2上经过P点时的向心加速度大于其在轨道1上运动时经过P点的向心加速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．某两条经线组成的圆所在平面过地轴，所以轨道2不可能在某两条经线组成的圆的正上方，故A错误； B．假设Q点为一个圆轨道4和椭圆轨道1的切点，可知卫星在过Q点做圆周运动的速度大于在M点的速度；而从Q点的圆轨道变轨到椭圆轨道1需要在Q点点火加速，所以卫星在Q的速度大于其在M点的速度，故B正确； C．卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速，卫星的机械能增加，所以卫星在3个轨道上的机械能存在的关系式为E1<E2=E3，故C错误； D．卫星在两个轨道上经过P点时，根据牛顿第二定律 可得 可知卫星在轨道2上经过P点时的向心加速度等于其在轨道1上运动时经过P点的向心加速度，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，在带电体C附近，把与地面绝缘的导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动（假设小电动机非常灵敏）。关于以上过程，下列说法正确的是（　　） A. A、B相碰后，A的电势高于的电势 B. A、B相碰后分开，A、B均不带电 C. 把A、B分开的过程要克服A、B之间的静电力做功 D. A、B分别接触小电动机的两个接线柱时，电流从经电动机流向 【答案】C 【解析】 【详解】A．A、B相碰后，A、B处于静电平衡状态，A的电势等于的电势，故A错误； B．在带电体C附近，地面绝缘的导体A、B相碰时，由于静电感应，A、B带上等量异种电荷，相碰一下后分开，此时A、B带上等量异种电荷，故B错误； C．结合上述，由于A、B带上等量异种电荷，可知，把A、B分开的过程要克服A、B之间的静电力做功，故C正确； D．结合上述可知，A、B带上等量异种电荷，由于带电体C电性不确定，则A、B的电性不确定，若A带正电，B带负电，当A、B分别接触小电动机的两个接线柱时，电流从经电动机流向，若A带负电，B带正电，当A、B分别接触小电动机的两个接线柱时，电流从B经电动机流向A，故D错误。 故选C。 6. 如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕 b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，则（　　） A. t=0时，电流方向为afedcba B. t=0时，感应电动势为 C. 时，感应电动势为0 D. t=0到过程中，感应电动势平均值为0 【答案】B 【解析】 【详解】AB．线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为cd 和af，t = 0时刻cd边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时只有af 边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为 abcdefa，电动势为，故A错误，B正确； C．时，线框旋转180°，此时依旧只有af 边切割磁场产生电动势，感应电动势仍为，故C错误； D．t=0到时，线框abef的磁通量变化量为零，线框bcde的磁通量变化量为 由法拉第电磁感应定律，可得平均电动势为，故D错误。 故选B。 7. 2024年8月我国科学家狄增峰团队成功研制出一种人造蓝宝石作为绝缘介质的晶圆，这种材料具有卓越的绝缘性能。如图所示，直流电源与一平行板电容器、理想二极管连接，电容器A板接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点恰好处于静止状态。下列说法错误的是（　　） A. 该带电油滴带负电 B. B板下移，油滴将继续保持静止状态 C. 减小极板间的正对面积，P点处的电势升高 D. 若两板间插入人造蓝宝石，则电容器的电容增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．油滴受重力和电场力作用，处于平衡状态。重力方向竖直向下，电场力方向竖直向上，A板带正电荷，因此该带电油滴带负电，故A正确； B．B板下移，d增大，由可知电容减小，由Q=CU可知，Q应减小，但由于二极管具有单向导电性，电容器不会放电，则Q实际不变，由可知电场强度不变，电场力不变，油滴将继续保持静止状态，故B正确； C．减小极板间的正对面积，结合B选项分析可知，Q不变，由可知E增大，由U=Ed可知A板与P点之间的电势差增大，A板接地，电势始终为0，因此P点处的电势降低，故C错误； D．两板间插入人造蓝宝石，εr增大，由可知电容增大，故D正确。 本题要求选择错误的选项，故选C。 8. 如图甲所示，平静水面上两个频率相同的简谐波源S1、S2与点M处于直角三角形的三个点上，θ=30°，MS1=3m。t=0时，S1、S2同时垂直水面开始振动，至9s时点M的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 两列波的传播速度均为1m/s B. 两列波的周期均为3s C. 两列波的波长均为3m D. 两列波的振幅分别为5cm和2cm 【答案】A 【解析】 【详解】A．机械波的传播速度只与介质有关，因而两列波的波速相等，根据几何关系S1、S2到点M的距离之差为 由题图乙可知，前3s两列波都未传到M点，3s时S1的水波先传到，单独在M点激起振动，6s时S2的水波也传到，两列波叠加形成干涉振动。故S1、S2产生的水波传到M点的时间差为 水波的传播速度大小，故A正确； B．由题图乙，可知两列波的周期为T=2s，故B错误； C．波长λ=vT=2m，故C错误； D．可知M点为振动减弱点，由题图乙，可知波源S1、S2产生的波的振幅分别为5cm、3cm，因二者叠加合成的振幅为2cm，故D错误。 故选A。 9. 如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（　　） A. S与a相连，灯泡的电功率最大 B. S与a相连，灯泡两端的电压为 C. S与b相连，流过灯泡的电流为 D. S与c相连，灯泡的电功率为 【答案】B 【解析】 【详解】设变压器原、副线圈的电压分别为，灯泡L的阻值为R，根据等效电阻的思想有灯泡的等效电阻 灯泡L的阻值 由理想变压器原理，电压关系 电流关系 联立解得 A．值恒定，即等效负载恒定，当S与c相连时，原线圈所在电路的总电阻最小，流过原线圈的电流最大，根据变压器原副线圈电流关系可知副线圈电流最大，根据可知灯泡的电功率最大，故A错误； B．S与a相连，变压器原线圈电压 灯泡两端的电压为 B正确； C．S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流 流过灯泡的电流 C错误； D．S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流 流过灯泡的电流 灯泡的电功率为 D错误。 故选B。 10. 某同步加速器简化模型如图所示，其中仅直通道PQ内有加速电场，三段圆弧内均有可调的匀强偏转磁场B。带电荷量为−q、质量为m的离子以初速度v0从P处进入加速电场后，沿顺时针方向在加速器内循环加速。已知加速电压为U，磁场区域中离子的偏转半径均为R。忽略离子重力和相对论效应，下列说法正确的是（　　） A. 偏转磁场的方向垂直纸面向外 B. 第1次加速后，离子的动能增加了2qU C. 第k次加速后。离子的速度大小变为 D. 第 k次加速后，偏转磁场的磁感应强度大小应为 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子沿顺时针方向运动且带负电，由左手定则可知，偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，故 A 错误； BC ．根据题意，由动能定理可知，加速一次后，带电粒子的动能增量为qU ，由于洛伦兹力不做功，则加 速 k 次后，带电粒子的动能增量为kqU，加速 k 次后，由动能定理有 解得 ，故 BC 错误； D ．粒子在偏转磁场中运动的半径为R ，则有 解得，故 D 正确。 故选 D。 11. 如图甲，竖直挡板固定在光滑水平面上，质量为M的光滑半圆形弯槽静止在水平面上并紧靠挡板，质量为m的小球从半圆形弯槽左端静止释放，小球速度的水平分量和弯槽的速度与时间的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 小球释放后，小球与弯槽系统动量守恒 B. t2时小球到达位置等于释放时的高度 C. 由图可知m大于M D. 图中阴影面积S2<2S1 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球从弯槽左侧边缘静止下滑的过程中，弯槽对球的支持力沿半径方向指向圆心，而小球对弯槽的压力方向相反指向左下方，因为有竖直挡板挡住，所以弯槽不会向左运动，则小球与弯槽在水平方向受到外力作用，系统动量不守恒；小球从弯槽最低点向右侧运动过程，由于存在小球的重力作用，系统动量不守恒，但水平方向所受合外力为零，故水平方向动量守恒，故A错误； B．t1时小球与弯槽在水平方向第一次共速，即小球到达弯槽右侧，t2时再次共速则到达弯槽左侧，根据能量守恒 可知h>h′，故小球此时不可能到达释放时的高度，故B错误； C．小球通过弯槽最低点后，系统水平动量守恒，则有 移项得 若m大于M，则v1+v2<v3，图中明显获知v1>v3，故C错误； D．小球第一次到达弯槽最低点时，其具有最大速度，而在t1~t2时间内，即小球从弯槽右侧共速点到左侧共速点，共速点的高度均低于弯槽左右两端，根据vx−t图像围成面积等于水平位移，得S1=R 而S2为t1∼t2内两者的相对位移，有S2<2R，故D正确。 故选D。 二、非选择题：共 5题，共 56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 如图所示，某同学利用水平桌面上的气垫导轨和数字计时器，探究滑块沿气垫导轨下滑过程 中机械能是否守恒。气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使得滑块与导轨之间有一层薄薄的空气层，滑块运动时阻力近似为零。 （1）实验时，气垫导轨的 b端需用垫片垫高。用50分度游标卡尺测量某块垫片的厚度，标尺位置如图所示，其读数为__________mm。 （2）设实验测得垫片的总高度为h，遮光条的有效宽度为d，单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离为L，滑块经过光电门1和光电门2时的遮光时间分别为 t1和t2，则还需要测量的物理量是 ___________ （写出物理量的符号并说明），实验需要验证的关系式是 _______________ （用题中和所测物理量字母表示）。 （3）数据处理时发现重力势能减小量小于动能增加量，造成的原因可能 。 A. 滑块释放位置不够高 B. 充气泵的气流较小，滑块与导轨存在较大摩擦 C. 导轨被垫高之前没有将导轨调节水平，被垫高的一端偏高 （4）光电门计时器的计时原理：光电门中的光敏元件接收到的光线是直径约2mm的圆柱型光束，只要遮光条前沿挡住90％的光照就能使光控信号u上跳为H，只要后沿让光照恢复达到70％就能使光控信号u下跳为 L。计时器可以设置两种计时模式：①记录前沿挡光与后沿复光信号之间的时间；②记录2次前沿挡光信号之间的时间。根据以上信息，下列哪种型号的遮光条测量速度的误差较小 _____（填“甲”或“乙”）。 【答案】（1）5.06 （2） ①. 两光电门之间的距离s ②. （3）C （4）乙 【解析】 【小问1详解】 用50 分度游标卡尺测量，其精确度为 0.02mm，由图可知，主尺读数是 5mm，游标卡尺的 第 3 个刻度线与主尺的某刻度线对齐，则读数是 5.06mm； 【小问2详解】 [1]垫片的总高度为 h，单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离为 L，设气垫导轨与水平面间的夹角为 θ，可得 遮光条的有效宽度为 d，滑块经过光电门 1 和光电门 2 时的遮光时间分别为 t1 和 t2，滑块经光电门时的速 度分别为， 要探究滑块沿气垫导轨下滑过程中机械能是否守恒。可探究滑块从光电门 1 到光电门 2 的运动中，动能的增加量与重力势能的减少量是否相等，因此还需要测量的物理量是两光电门之间的距离 s，可得滑块从光电门 1 到光电门 2 下落的高度 [2]则有实验需要验证的关系式是 整理可得 【小问3详解】 A．滑块释放位置不够高，则有滑块经光电门时的时间会较长，由平均速度代替瞬时速度，则速 度会比真实值偏小，有较大的误差，导致重力势能减小量大于动能增加量，A不符合题意； B．充气泵的气流较小，滑块与导轨存在较大摩擦，滑块运动中会克服摩擦力做功，会导致滑块的动能增 加量偏小，重力势能的减小量不变，则重力势能减小量大于动能增加量，B不符合题意； C．导轨被垫高之前没有将导轨调节水平，被垫高的一端偏高，这样在计算重力势能减小量时按正常高度 计算，实际滑块在经光电门时的速度比正常时偏大，因此则有重力势能减小量小于动能增加量，C符合题意。 故选 C。 【小问4详解】 由计时器设置的两种计时模式，可知甲遮光条符合第一种计时模式，在此模式下遮光条挡光时间 所对应的位移略小于遮光条的真实宽度，而计算速度用的是遮光条的真实宽度，显然甲型号的遮光条计算 得到的平均速度均大于真实值；对于乙遮光条，符合第二种模式，在此模式下丙遮光条挡光时间所对应的 位移x乙= 3×10−2m ，即遮光条挡光时间所对应的位移等于遮光条的宽度，计算得到的平均速度等于真实值。可知乙遮光条测量速度的误差最小。 13. 折射率的透明材料其截面形状如图所示，为等腰直角三角形，是以为直径的半圆弧，其半径为，一束平行光在平面内沿垂直于边方向射入材料，不考虑多次反射。求： （1）圆弧上有光射出的部分弧长； （2）自圆弧射出的光在材料中传播的最长时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 光线垂直界面进入玻璃后在界面的入射角为，由 可知，其临界角 故光束将在界面发生全反射，反射光线平行于方向，如图所示。 当光线在圆弧的入射角时，光线将发生全反射，不能射出，圆弧范围内有光线射出，由几何关系可知，其圆心角为，所对应的弧长 【小问2详解】 如图，由几何关系可知，当反射光线过圆心时其光程最长， 由 可知光在介质中的传播速度 其传播时间 14. 如图为某学校的气膜体育馆，馆内空气压强高于馆外空气压强，通过自动充气装置将馆内外气压差维持在250~500Pa，这种气压差对人体是安全的，且有利于营造馆内的富氧环境，对运动者的健康有益。已知馆内空间体积为V，空气温度T1=300K且保持不变，馆外大气压强为p0=1.0×105Pa，假设空气可看作理想气体，标准状态下（0℃，p0=1.0×105Pa）空气的摩尔体积为V0，阿伏伽德罗常数为NA。某次充气后到下次充前，求： （1）漏掉空气的质量与馆内原有空气质量之比。 （2）漏掉空气分子的总个数。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 某次充气后，馆内气压为 下次充气前，馆内气压为 由玻意耳定律有 则漏掉空气的质量与馆内原有空气质量之比 解得 【小问2详解】 标准状态下温度T0=273K，设漏出的空气体积为ΔV2，有 漏掉空气分子的总个数 解得 15. 如图所示的倒“T”字型装置中，圆环a和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴底部和环a，细线穿过光滑小孔O，两端分别与环a和小球b连接，细线与竖直杆平行，整个装置开始处于静止状态。现使整个装置绕竖直轴缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角为53°时，使整个装置以角速度ω匀速转动。已知弹簧的劲度系数为k，环a、小球b的质量均为m，重力加速度为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6。求： （1）装置静止时，弹簧的形变量x0； （2）装置角速度为ω转动时，小孔与小球b的之间的线长L； （3）装置由静止开始转动至角速度为ω的过程中，细线对小球B做的功W。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）装置静止时，对环a和小球b整体 kx0＝（m＋m）g 得弹簧的形变量 （2）对b球：由牛顿第二定律得 mgtanθ＝mω2·Lsinθ 解得小孔下方绳长 （3）整个装置以角速度ω匀速转动时，设弹簧的形变量为x2，对环a受力平衡 kx2＝mg＋T 对小球b Tcosθ=mg 解得 小球b的速度 v=ω·Lsinθ 对b球，竖直方向上升的高度 Δh=L（1－cosθ）－（x2－x0） 由动能定理得 解得细线对小球B做的功 16. 磁悬浮列车是一种靠安培力使列车浮于空中而减小地面的支持力和摩擦力，从而提高运行速度的列车。图甲为磁悬浮列车简化原理图。一个质量为m、宽为L、长略大于L、总电阻为R的矩形单匝线圈，下半部分处于长为L、宽为、方向交互相反的匀强磁场中，磁感应强度均为B，线圈下边在磁场外；上半部分处于足够长、磁感应强度随时间t的变化规律如图乙所示的匀强磁场（未画出）中，规定垂直于纸面向内的方向为正方向。设时刻，线圈经过如图位置，在水平力F（未知）作用下，线圈不接触任何支持物匀速向右平动。线圈与地面间的动摩擦因数为，且，不考虑磁场边缘效应，重力加速度取g。 （1）求水平力F的大小及匀速运动的速度； （2）若时刻撤去外力F，求从撤去力F到线圈停止运动所需时间及位移； （3）若，时刻撤去外力F后线圈的图像如图丙所示，至时刻停止运动，、、为已知量，求该过程线圈的位移。 【答案】（1）， （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 令线圈匀速运动时电流为，则对线圈上边受力分析有 对线圈左右两条边受力分析，由牛顿第二定律有 联立以上两式可得 由法拉第电磁感应定律有 由欧姆定律有 联立解得 【小问2详解】 撤去外力后，线圈做减速运动，当线圈速度为v时，由法拉第电磁感应定律有 由欧姆定律有 则 对线框受力分析竖直方向有 则摩擦力有 线框左右两边受到的安培力为 则线框在水平方向上受到的合外力为 故线圈做匀减速直线运动，由动量定理有有 联立解得 由动能定理有 解得 【小问3详解】 若，则对线框受力分析由牛顿第二定律有 线圈做加速度逐渐减小的减速运动。 由动量定理可得 又因为 化简可得 将带入解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $