精品解析：2025届河北省高三下学期模拟信息卷物理试题（十一）

选择性考试标准模拟信息卷 物理试题（十一） 注意事项： 1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试时间75分钟。 2、答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、准考证号、座号用0.5mm黑色签字笔和2B铅笔分别涂写在答题卡上。 3、选择题每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题直接答在答题卡相应区域，不能答在试卷上；试卷不交，请妥善保存，只交答题卡。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、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，只有一项符合题目要求。 1. 放射性同位素碳14在医学上有着广泛的应用，2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，今后将逐步实现碳14供应全面国产化，碳14衰变时的反应方程为，则X为（　　） A. 电子 B. 质子 C. 正电子 D. 粒子 2. 如图甲所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比，当原线圈加上图乙所示的正弦交流电压后，副线圈中的电流有效值为10A。不计输电线的能量损耗，该变压器（　　） A. 可以对恒定电压变压 B. 原线圈的输入功率为7.6kW C. 副线圈的电压峰值为 D. 副线圈的电压有效值为190V 3. 如图所示为双缝干涉装置示意图，双缝到光屏的距离为L，双缝的中垂线与光屏交于O点，P为光屏上另一点，某单色光照射到双缝上时，O点和P点均处于亮条纹中心位置，两点之间有4条暗纹。若将光屏向右平移L，则观察到光屏上现象为（　　） A. P点处于暗条纹中心位置 B. O和P点两点之间有2条暗纹 C. O和P点两点之间有4条暗纹 D. O和P点两点之间有8条暗纹 4. 如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的波动图像，P是平衡位置在x=0处的质点，该时刻质点P位于y=−5cm位置，沿y轴负方向振动，此后再经过时间t1=12s，质点P第一次到达波峰位置，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正向传播 B. 这列波的波长为30m C. 这列波的传播速度为1.25m/s D. 0~21s的时间内，质点P通过的路程为45cm 5. 如图所示，一半径为R的光滑大圆环用硬杆竖直固定在天花板上，其上套一小环，a、b为圆环上关于圆心对称的两点，圆环顶点c距离地面高度为3R，将a点上方至c点间圆环截去。现让小环从大圆环的最高点c由静止开始下滑，当小环滑到b点时，恰好对大圆环无作用力。重力加速度为g，则小圆环落到地面时的水平速度大小为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，在正三角形的三个顶点分别固定三个等量电荷，其中B处电荷带负电，A、C处电荷带正电，O、M、N为AB边的四等分点，D为AC中点，下列说法正确的是（　　） A. 若A处点电荷所受静电力大小为F，则B处点电荷所受静电力大小为2F B. M、N两点电场强度 C. O、N两点电势 D. 将B处点电荷沿BD连线向D点移动，其电势能一定逐渐增大 7. 如图，运20加油机正在为三架歼20隐身战机进行空中加油。四架飞机以相同水平速度v匀速飞行，歼20飞行时所受空气阻力（k为常数）。加油机在时间t内通过水平油管向每架受油机注入质量为m的燃油，燃油注入时相对于受油机的速度恒为v′。忽略加油过程中油管接头与受油机间的相互作用，以及受油机的燃油消耗。则加油过程中歼20发动机的输出功率（　　） A. 大小为 B. 大小为 C. 每秒增加 D. 每秒增加 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每题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. 如图所示为一定质量的理想气体状态循环变化的图像，a、b、c、d为变化过程中的四个状态，a→b过程和c→d过程为两个绝热过程，b→c过程和d→a过程为两个等温过程，图中虚线为两条等温线。以下说法正确的是（　　） A. 状态b的温度大于状态d的温度 B. a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功 C. b→c过程中气体向外界放出热量 D. 一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外做的功 9. 如图所示，竖直平面内有水平向左匀强电场，在匀强电场中有一根长为L=0.5m的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m=2kg的带电小球，电量大小为q=0.1C。小球静止时细线与竖直方向成θ=37°角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不考虑空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 小球带正电 B. 匀强电场的电场强度120N/C C. 小球做圆周运动过程中动能的最小值为6.25J D. 小球从初始位置开始，运动到竖直面圆周最高点的过程中机械能变化量为4.5J 10. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B．导体棒的质量分别为ma=m，mb=2m，电阻值分别为Ra＝R，Rb＝2R．b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g，则（ ） A. a棒刚进入磁场时回路中的感应电流为 B. a棒刚进入磁场时，b棒受到的安培力大小为 C. a棒和b棒最终稳定时的速度大小为 D. 从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热为 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 已知弹簧弹性势能表达式为（k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量）。某同学利用轻质弹簧、光电计时器、轻质遮光条、米尺、小沙桶、铁架台等器材，用图甲所示装置测量重力加速度，实验步骤如下： ①按照图甲，竖直悬挂好轻弹簧，将宽度为d的轻质遮光条水平固定在弹簧下端，在铁架台的竖直杆上固定一个标记指针，使指针指向遮光条下边缘位置（弹簧悬挂小沙桶前）。在标记指针下方安装一个位置可上下移动的光电门； ②用轻质长细线在弹簧下方挂一小沙桶，平衡时，调整光电门位置，使光电门中心线与遮光条下边缘在同一高度，用米尺测出光电门到标记指针的距离x； ③保持细线竖直，缓慢将沙桶向上托起，直至遮光条下边缘回到标记指针位置，然后将沙桶由静止释放，记下遮光条经过光电门的时间t； ④改变沙桶内沙子的质量，重复步骤②、③，记录多组x和t数据； 完成下列填空： （1）步骤③中，沙桶释放后，遮光条经过光电门时，沙桶的速度______（用题中所给字母表示）。 （2）利用实验中得到的数据作出图像如图乙所示，计算出图线的斜率为a，则重力加速度______。（用a、d表示） 12. 太阳能电池是光伏发电设备的核心部件，在光照强度一定时，其电动势基本不变。一物理兴趣小组准备测量一小型太阳能电池在一定光照强度下的电动势（约4V~5V），并对其内电阻及输出功率与外电路电阻的关系进行探究，从实验室借到的实验器材如下： A、电压表V（量程0~3V，内阻为30kΩ） B、电阻箱R（0~999Ω） C、定值电阻 D、定值电阻 E、开关导线若干 （1）小组同学设计了如图甲所示电路，为方便准确测量电路电压，与电压表串联的定值电阻为______（选填“”或“”）； （2）给太阳能电池一定的光照进行试验，将电压表的读数记为U，电阻箱阻值记为R，通过改变电阻箱阻值，记录多组U、R值，根据记录的实验数据作出U-R图像如图乙所示，通过图像可得电池的电动势E约为______V，M点对应的电池内阻为约______Ω。（结果保留2位有效数字） （3）忽略电压表及定值电阻消耗的功率，M点对应的电池的输出功率P为______W，由图像估算该光伏板的最大输出功率约为______W。（结果保留2位有效数字） 13. 如图所示，扇形OAB为某棱镜的横截面，O为圆弧AB所在圆的圆心，C为AB弧中点，OA边与OB边的夹角为60°。在OB延长线上的M点处有一激光笔，激光笔发出的光线与OB延长线夹角为15°时，恰好照射到C点，已知进入棱镜的光线从OA边折射出后与BO延长线夹角也为15°（图中未画出）。 （1）求激光笔发出的激光在棱镜中的折射率； （2）若将激光笔从O点沿BO延长线向左移动，发出的光线与BO延长线夹角也为15°照到AO边，求AB弧面上有光线射出部分圆弧长度与AB弧长的比值。（忽略光线在棱镜内二次反射） 14. 如图所示，在xOy坐标平面第一象限内，虚线OM与x轴夹角为，OM上方与y轴之间有垂直于坐标平面向里的匀强磁场；在第二象限内有边界与坐标轴相切、半径为r的圆形匀强磁场区，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外；在区域内有沿x轴正向的匀强电场。现有位于y轴上点的粒子源在坐标平面内沿与直线夹角为（未知）的方向发射初速度大小恒定的质量为m、带电量为的粒子。粒子经电场偏转后从x轴上点垂直于x轴进入第二象限，经过圆形磁场区域后从y轴上点进入第一象限磁场中，最后从y轴上点离开磁场，不计粒子重力。 （1）求粒子到达P点时速度的大小； （2）求匀强电场的电场强度E及第一象限内匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若粒子源在直线上从N点向左移动位置，发射粒子的初速度大小和方向不变，求能够从y轴正向离开的所有粒子在第一象限磁场中运动的时间范围。 15. 如图所示，质量为的平板车A静止在水平面上，其左侧处固定一竖直挡板，右侧紧挨着质量为的木板B，木板B上表面与平板车A上表面平齐。平板车A上面静止着一质量为的物块C（可视为质点）和一条压缩锁定的轻弹簧（原长小于平板车长度），弹簧压缩量，弹性势能，左端固定于平板车A左端，右端紧靠着物块C。现解除弹簧的锁定，一段时间后，当物块C再次与平板车A相对静止时，恰好到达平板车最右端。已知物块C与平板车A间的动摩擦因数，与木板B间的动摩擦因数，木板B与水平面间的动摩擦因数，不计平板车A与水平面间的摩擦。平板车A与左侧竖直挡板碰后反弹，速度大小不变，A与B的碰撞为弹性碰撞，所有碰撞时间均极短不计，木板B足够长，重力加速度为。求： （1）弹簧刚恢复原长时平板车A左端到挡板的距离； （2）平板车A与木板B第一次碰撞和第二次碰撞的时间间隔； （3）平板车A与木板B第n（大于1的自然数）次碰撞后到再次碰前，物块C相对于木板B滑动的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 选择性考试标准模拟信息卷 物理试题（十一） 注意事项： 1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试时间75分钟。 2、答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、准考证号、座号用0.5mm黑色签字笔和2B铅笔分别涂写在答题卡上。 3、选择题每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题直接答在答题卡相应区域，不能答在试卷上；试卷不交，请妥善保存，只交答题卡。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、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，只有一项符合题目要求。 1. 放射性同位素碳14在医学上有着广泛的应用，2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，今后将逐步实现碳14供应全面国产化，碳14衰变时的反应方程为，则X为（　　） A. 电子 B. 质子 C. 正电子 D. 粒子 【答案】A 【解析】 【详解】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可得X的质量数为 ，X的电荷数为 ，即X为电子。 故选A。 2. 如图甲所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比，当原线圈加上图乙所示的正弦交流电压后，副线圈中的电流有效值为10A。不计输电线的能量损耗，该变压器（　　） A. 可以对恒定电压变压 B. 原线圈的输入功率为7.6kW C. 副线圈的电压峰值为 D. 副线圈的电压有效值为190V 【答案】B 【解析】 【详解】A．变压器不可以对恒定电压变压，故A错误； B．根据，可得原线圈的输入电流有效值为 由图乙知原线圈的输入电压有效值为 可得原线圈的输入功率为 故B正确； CD．根据，可得副线圈的电压峰值为 副线圈电压的有效值为 故CD错误； 故选 B。 3. 如图所示为双缝干涉装置示意图，双缝到光屏的距离为L，双缝的中垂线与光屏交于O点，P为光屏上另一点，某单色光照射到双缝上时，O点和P点均处于亮条纹中心位置，两点之间有4条暗纹。若将光屏向右平移L，则观察到光屏上现象为（　　） A. P点处于暗条纹中心位置 B. O和P点两点之间有2条暗纹 C. O和P点两点之间有4条暗纹 D. O和P点两点之间有8条暗纹 【答案】B 【解析】 【详解】依题意，未移动光屏时，O点处于中央亮条纹中心位置，P点处于第4级亮条纹中心位置，根据双缝干涉条纹间距公式，若将光屏向右平移L，则，故此时观察到光屏上P点处于第2级亮条纹中心位置，即O和P点两点之间有2条暗纹。 故选B。 4. 如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的波动图像，P是平衡位置在x=0处的质点，该时刻质点P位于y=−5cm位置，沿y轴负方向振动，此后再经过时间t1=12s，质点P第一次到达波峰位置，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正向传播 B. 这列波的波长为30m C. 这列波的传播速度为1.25m/s D. 0~21s的时间内，质点P通过的路程为45cm 【答案】D 【解析】 【详解】A．该时刻质点P沿y轴负方向振动，由“同侧法”可判断该波沿x轴负向传播，故A错误； B．质点P在t=0时刻由y=−5cm的位置第一次振动到波谷所需时间为，再经由波谷第一次振动到波峰，即 可得 由图像可知 则，故B错误； C．由波速公式得，故C错误； D．由图像可知振幅A=10cm 由B选项可知质点P在0~12s内经过的路程为 再过9s（半个周期）又通过路程 故0~21s的时间内，质点P通过的路程为45cm，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，一半径为R的光滑大圆环用硬杆竖直固定在天花板上，其上套一小环，a、b为圆环上关于圆心对称的两点，圆环顶点c距离地面高度为3R，将a点上方至c点间圆环截去。现让小环从大圆环的最高点c由静止开始下滑，当小环滑到b点时，恰好对大圆环无作用力。重力加速度为g，则小圆环落到地面时的水平速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设ab与竖直方向的夹角为θ，则 从c点到b点，根据机械能守恒定律得 在b点根据牛顿第二定律得 解得， 从b点到a点，根据机械能守恒定律得 解得 小圆环离开a点后水平方向做匀速直线运动。 小圆环落到地面时的水平速度大小为 解得 故选D。 6. 如图所示，在正三角形的三个顶点分别固定三个等量电荷，其中B处电荷带负电，A、C处电荷带正电，O、M、N为AB边的四等分点，D为AC中点，下列说法正确的是（　　） A. 若A处点电荷所受静电力大小为F，则B处点电荷所受静电力大小为2F B. M、N两点电场强度 C. O、N两点电势 D. 将B处点电荷沿BD连线向D点移动，其电势能一定逐渐增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．对A、B两处电荷受力分析如图所示 若A处点电荷所受静电力大小为F，根据合成和分解可知A、B电荷间的作用力为F，根据力的合成可知B处点电荷所受静电力大小为，故A错误； B．由等量异种电荷电场分布可知，点电荷A、B在 M、N两点的电场强度大小相等，方向相同，由对称性可知，点电荷C在M、N两点的电场强度大小相等，方向不同，根据矢量运算法则可得M点的电场强度小于N点的电场强度，故B错误； C．由等量异种电荷电势分布可知，在点电荷 A、B形成的电场中，M、O、N三点的电势关系为 由于等量异种电荷连线的中垂线为等势线，且无穷远处电势为零，则在点电荷A、B形成的电场中O点的电势为零，由对称性可知，点电荷C在M、N两点的电势相等，在O点的电势大于在N点的电势，所以O、N两点电势，故 C正确； D．将B处点电荷沿BD连线向D点移动，电场力做正功，其电势能一定逐渐减小，故D错误。 故选C。 7. 如图，运20加油机正在为三架歼20隐身战机进行空中加油。四架飞机以相同水平速度v匀速飞行，歼20飞行时所受空气阻力（k为常数）。加油机在时间t内通过水平油管向每架受油机注入质量为m的燃油，燃油注入时相对于受油机的速度恒为v′。忽略加油过程中油管接头与受油机间的相互作用，以及受油机的燃油消耗。则加油过程中歼20发动机的输出功率（　　） A. 大小为 B. 大小为 C. 每秒增加 D. 每秒增加 【答案】B 【解析】 【详解】对燃油根据动量定理有 且 解得 则加油过程中歼20发动机的输出功率 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每题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. 如图所示为一定质量的理想气体状态循环变化的图像，a、b、c、d为变化过程中的四个状态，a→b过程和c→d过程为两个绝热过程，b→c过程和d→a过程为两个等温过程，图中虚线为两条等温线。以下说法正确的是（　　） A. 状态b的温度大于状态d的温度 B. a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功 C. b→c过程中气体向外界放出热量 D. 一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外做的功 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图中虚线为两条等温线，根据可知，状态b的温度小于状态d的温度，故A错误； B．因为两个过程是绝热过程，a→b过程气体对外做的功，气体温度由T1减小到T2，c→d过程外界对气体做的功，气体温度由T2增加到T1，由热力学第一定律可知，a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故B正确； C．b→c过程中，气体温度不变，则，体积增大，则，由热力学第一定律可知，，可见气体向外界吸收热量，故C错误； D．一定质量的理想气体状态方程和图形面积表示做功可知，一个循环过程中，c→d→a外界对气体做的功大于a→b→c气体对外界做的功，故D正确； 故选BD。 9. 如图所示，竖直平面内有水平向左匀强电场，在匀强电场中有一根长为L=0.5m的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m=2kg的带电小球，电量大小为q=0.1C。小球静止时细线与竖直方向成θ=37°角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不考虑空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 小球带正电 B. 匀强电场的电场强度120N/C C. 小球做圆周运动过程中动能的最小值为6.25J D. 小球从初始位置开始，运动到竖直面圆周最高点的过程中机械能变化量为4.5J 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据平衡条件，小球带负电，故A错误； B．对小球进行受力分析，如图所示 由平衡关系可知 解得 故B错误； C．小球静止时细线与竖直方向成角，则A点为小球绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动的等效最高点 A点时小球的速度最小，动能最小，由牛顿第二定律可知 动能 故C正确； D．由机械能守恒定律可知，机械能的变化量等于除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功，此处即电场力做的功。小球从初始位置开始，运动到竖直面圆周最高点的过程中电场力做功 故D错误。 故选C。 10. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B．导体棒的质量分别为ma=m，mb=2m，电阻值分别为Ra＝R，Rb＝2R．b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g，则（ ） A. a棒刚进入磁场时回路中的感应电流为 B. a棒刚进入磁场时，b棒受到的安培力大小为 C. a棒和b棒最终稳定时的速度大小为 D. 从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A、设a棒刚进入磁场时的速度为v，从开始下落到进入磁场，根据机械能守恒定律有：， a棒切割磁感线产生感应电动势为：E=BLv， 根据闭合电路欧姆定律有：；联立解得；故A错误． B、b棒受到的安培力为F=BIL，代入电流I解得，方向水平向右；B正确． C、设两棒最后稳定时的速度为v′，从a棒进入磁场到两棒速度达到稳定，一对安培内力作用，两棒组成的系统外力之和为零，根据动量守恒定律有：mv=3mv′， 解得：；C正确． D、从a棒进入磁场到两棒共速的过程，一对安培力做功把机械能转化为电能，设a棒产生的内能为Ea，b棒产生的内能为Eb，根据能量守恒定律有：；两棒串联内能与电阻成正比：Eb=2Ea，解得：；故D正确． 故选BCD． 【点睛】本题是双杆双电源问题，关键是结合切割公式、欧姆定律公式、安培力公式列式分析，注意a棒进入磁场后两棒当成系统动量守恒，还要对整个运动过程结合能量守恒定律列式分析． 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 已知弹簧弹性势能表达式为（k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量）。某同学利用轻质弹簧、光电计时器、轻质遮光条、米尺、小沙桶、铁架台等器材，用图甲所示装置测量重力加速度，实验步骤如下： ①按照图甲，竖直悬挂好轻弹簧，将宽度为d的轻质遮光条水平固定在弹簧下端，在铁架台的竖直杆上固定一个标记指针，使指针指向遮光条下边缘位置（弹簧悬挂小沙桶前）。在标记指针下方安装一个位置可上下移动的光电门； ②用轻质长细线在弹簧下方挂一小沙桶，平衡时，调整光电门位置，使光电门中心线与遮光条下边缘在同一高度，用米尺测出光电门到标记指针的距离x； ③保持细线竖直，缓慢将沙桶向上托起，直至遮光条下边缘回到标记指针位置，然后将沙桶由静止释放，记下遮光条经过光电门的时间t； ④改变沙桶内沙子的质量，重复步骤②、③，记录多组x和t数据； 完成下列填空： （1）步骤③中，沙桶释放后，遮光条经过光电门时，沙桶的速度______（用题中所给字母表示）。 （2）利用实验中得到的数据作出图像如图乙所示，计算出图线的斜率为a，则重力加速度______。（用a、d表示） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 沙桶释放后，遮光条经过光电门时，沙桶的速度为 【小问2详解】 根据受力平衡可得 则有 根据系统机械能守恒定律可得 整理可得 可知图线的斜率为 解得重力加速度为 12. 太阳能电池是光伏发电设备的核心部件，在光照强度一定时，其电动势基本不变。一物理兴趣小组准备测量一小型太阳能电池在一定光照强度下的电动势（约4V~5V），并对其内电阻及输出功率与外电路电阻的关系进行探究，从实验室借到的实验器材如下： A、电压表V（量程0~3V，内阻为30kΩ） B、电阻箱R（0~999Ω） C、定值电阻 D、定值电阻 E、开关导线若干 （1）小组同学设计了如图甲所示电路，为方便准确测量电路电压，与电压表串联的定值电阻为______（选填“”或“”）； （2）给太阳能电池一定的光照进行试验，将电压表的读数记为U，电阻箱阻值记为R，通过改变电阻箱阻值，记录多组U、R值，根据记录的实验数据作出U-R图像如图乙所示，通过图像可得电池的电动势E约为______V，M点对应的电池内阻为约______Ω。（结果保留2位有效数字） （3）忽略电压表及定值电阻消耗的功率，M点对应的电池的输出功率P为______W，由图像估算该光伏板的最大输出功率约为______W。（结果保留2位有效数字） 【答案】（1） （2） ①. ②. （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 太阳能电池电动势约，电压表量程，需串联定值电阻扩大量程。 串联，据串联分压，改装后量程 能测； 串联，量程不足。 故选。 【小问2详解】 [1]根据闭合电路欧姆定律 变形为 当时， 由图乙知，U趋近于 则 [2]对于M点有， 路端电压 电路电流 根据 解得 【小问3详解】 [1]路端电压 电路电流 输出功率 [2]电源输出功率 当时，输出功率最大，最大输出功率 13. 如图所示，扇形OAB为某棱镜的横截面，O为圆弧AB所在圆的圆心，C为AB弧中点，OA边与OB边的夹角为60°。在OB延长线上的M点处有一激光笔，激光笔发出的光线与OB延长线夹角为15°时，恰好照射到C点，已知进入棱镜的光线从OA边折射出后与BO延长线夹角也为15°（图中未画出）。 （1）求激光笔发出的激光在棱镜中的折射率； （2）若将激光笔从O点沿BO延长线向左移动，发出的光线与BO延长线夹角也为15°照到AO边，求AB弧面上有光线射出部分圆弧长度与AB弧长的比值。（忽略光线在棱镜内二次反射） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 作出光路图如图所示 根据几何关系有， 根据光路可逆原理可知 其中 解得 根据折射率的定义式有 解得 【小问2详解】 结合上述可知，光在AO界面的入射角和折射角分别为γ、θ，若光在圆弧AB上恰好发生全反射，作出光路图如图所示 根据折射率与临界角的关系有 结合上述解得 当光在圆弧上的折射位置由D点上移时，入射角增大，仍然能够发生全反射，即圆弧上AD段没有光射出，根据几何关系有 则 14. 如图所示，在xOy坐标平面第一象限内，虚线OM与x轴夹角为，OM上方与y轴之间有垂直于坐标平面向里的匀强磁场；在第二象限内有边界与坐标轴相切、半径为r的圆形匀强磁场区，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外；在区域内有沿x轴正向的匀强电场。现有位于y轴上点的粒子源在坐标平面内沿与直线夹角为（未知）的方向发射初速度大小恒定的质量为m、带电量为的粒子。粒子经电场偏转后从x轴上点垂直于x轴进入第二象限，经过圆形磁场区域后从y轴上点进入第一象限磁场中，最后从y轴上点离开磁场，不计粒子重力。 （1）求粒子到达P点时速度的大小； （2）求匀强电场的电场强度E及第一象限内匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若粒子源在直线上从N点向左移动位置，发射粒子的初速度大小和方向不变，求能够从y轴正向离开的所有粒子在第一象限磁场中运动的时间范围。 【答案】（1）； （2），； （3） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 粒子经电场偏转后从x轴上P点垂直于x轴进入第二象限，如图所示由几何关系可判断，粒子在圆形磁场区域中偏转的半径 由 得 【小问2详解】 设粒子在匀强电场中，竖直方向匀速运动 水平方向做匀减速直线运动 到P点时水平速度减为0，由位移公式得 联立以上三式得 由几何关系可知粒子在第一象限磁场区域中偏转的半径 由 得 则 【小问3详解】 若粒子源在直线上从N点向左移动位置，发射粒子的初速度大小和方向不变，则粒子进入第二象限的速度也不变，且粒子在圆形磁场区域偏转的半径与磁场半径相等，因此属于磁聚焦情况，所以不管粒子源在直线上从N点向左移动到什么位置，只要能进入圆形磁场区域偏转，则进入第一象限的位置都是Q点。 如图所示，能够从y轴正向离开的所有粒子在第一象限磁场中所用时间由弧长决定。 粒子从N点进入电场时在第一象限磁场中转过弧长最短，所用的时间最短，转过的圆心角为，粒子运动周期 则 如图所示，粒子从B点进入电场，在第一象限磁场轨迹与磁场边界线相切时，转过弧长最长，所用时间最长，由几何关系可知，弧长对应的圆心角是， 所以 因此能够从y轴正向离开的所有粒子在第一象限磁场中运动的时间范围是 15. 如图所示，质量为的平板车A静止在水平面上，其左侧处固定一竖直挡板，右侧紧挨着质量为的木板B，木板B上表面与平板车A上表面平齐。平板车A上面静止着一质量为的物块C（可视为质点）和一条压缩锁定的轻弹簧（原长小于平板车长度），弹簧压缩量，弹性势能，左端固定于平板车A左端，右端紧靠着物块C。现解除弹簧的锁定，一段时间后，当物块C再次与平板车A相对静止时，恰好到达平板车最右端。已知物块C与平板车A间的动摩擦因数，与木板B间的动摩擦因数，木板B与水平面间的动摩擦因数，不计平板车A与水平面间的摩擦。平板车A与左侧竖直挡板碰后反弹，速度大小不变，A与B的碰撞为弹性碰撞，所有碰撞时间均极短不计，木板B足够长，重力加速度为。求： （1）弹簧刚恢复原长时平板车A左端到挡板的距离； （2）平板车A与木板B第一次碰撞和第二次碰撞的时间间隔； （3）平板车A与木板B第n（大于1的自然数）次碰撞后到再次碰前，物块C相对于木板B滑动的距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 弹簧恢复原长的过程中，A与C动量守恒，有 两边同时乘时间项，有 且 解得， 所以A的左端到挡板的距离为。 【小问2详解】 当A运动到挡板处时，C的向右位移为 A与C的相对位移为 AC组成的系统能量守恒，有 解得， 接下来A与挡板相撞后反弹，方向向右； 到AC再次共速的过程中，依然动量守恒， 解得 此时对A板列动能定理， 解得，还未与B碰撞。 AC一起匀速运动至B的位置，A与B发生弹性碰撞 动量守恒 且能量也守恒， 解得， C接下来在B板上做减速运动， B的加速度为 经过的时间B与C共速， 解得 B走过的位移为 之后B与C一起做减速运动，加速度 减速到停的时间和位移分别为， 设A从第一次撞击B到与B第二次相撞的时间为，A撞挡板后反弹，但是速度不变，有 解得，可检验 所以，A与B第一次撞击与第二次撞击的间隔时间为。 【小问3详解】 经过第二问计算，可知A与B发生第n次碰撞时，B与C已经停止运动。 由弹性碰撞公式，第2次碰撞后A与B的速度分别为， 第n次碰撞后的速度， 此后C做加速运动，加速度 B做减速运动，加速度 经过一段时间共速， 相对位移 整理后， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $