精品解析：湖北省黄冈市黄梅县育才高级中学2024-2025学年高三上学期12月月考物理试卷

2024-2025学年黄梅县育才高中高三核心模拟卷 物理试题 注意事项： 1.本卷满分100分，考试时间75分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2.选择题的作答：每小题选出答案后，用倍笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4.本卷命题范围：高考范围。 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题，只有一项是符合题目要求的。第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分。有选错的得0分。 1. 核电池可以作为航天器的电源，确保深空探测任务中设备能长时间稳定工作。某核电池利用衰变成和粒子时放出的能量工作，已知、、的质量分别为、、，真空中光速为，则（　　） A. 为中子 B. 核的比结合能比核的小 C. 一个核衰变释放的能量为 D. 由于火星的温度低于地球的温度，核在火星上的半衰期比在地球上的短 2. 如图，在天花板上吊有一台电风扇，当电风扇静止时，挂钩受到的拉力大小为F1。当通电后叶片平稳转动时，挂钩受到的拉力大小为F2。关于F1和F2的大小，下列说法正确的是（　　） A. F1可能大于F2 B. F1可能小于F2 C. F1一定大于F2 D. F1一定小于F2 3. 如图所示，一倾斜圆盘可绕垂直于盘面且过圆心的固定轴以恒定的角速度旋转，圆盘上放有物块A、B，其中物块B到轴的距离较近，两物块均能随圆盘一起转动且始终与圆盘相对静止，已知当两物块分别位于最低点时均恰好不滑动，当物块A位于最高点时，物块A所受摩擦力方向沿圆盘向上，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A. 物块A的质量一定大于物块B的质量 B. 物块A与圆盘间的动摩擦因数小于物块B与圆盘间的动摩擦因数 C. 物块B位于最高点时所受摩擦力方向沿圆盘向上 D. 两物块分别位于最高点时，物块A所受摩擦力大于物块B所受摩擦力 4. 如图（a）所示为一种鼠标滚轮，其控制装置由能够旋转的环形磁铁和固定的霍尔元件构成，霍尔元件中的载流子带负电，其原理示意图如图（b）所示，则（　　） A. 霍尔元件应用了电流的磁效应 B. 图（b）中电压表的示数为零 C. 该装置不能检测滚轮转动的快慢 D. 图（b）中通过电压表的电流方向为从B到A 5. 如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴以一定的转速匀速转动，通过电刷给外电阻供电。如图所示，在轴线两侧的虚线区间中有匀强磁场。取线框处于水平位置时开始计时，关于电流变化的规律，以下图像中正确的是（　　） A. B. C. . D. 6. 如图所示，长为L的平行板电容器水平放置，两极板带等量的异种电荷。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于板间电场方向进入，刚好从下极板右边缘射出，射出时速度方向恰与水平方向成30°角。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子离开电场时的速度为 B. 板间匀强电场的电场强度为 C. 两极板间的距离为 D. 两极板间的电势差为 7. 如图所示，直角棱镜的侧面和底面均有反射光，已知底角，直角边的长度为，光在真空中的速度为。一束极窄的平行白光以垂直于侧面方向从侧面射入棱镜，然后经过侧面、底面反射，又从侧面面射出，对于经过两次反射后从侧面折射出的光线，其在棱镜中所用的最短时间为（　　） A. B. C. D. 8. 如图a所示，、和是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波I在介质中沿方向传播，与相距，点的振动方程为；沿竖直方向振动的横波II在同一介质中沿方向传播，与相距，点的振动图像如图所示。在时刻，两列波分别同时经过、两点，两列波的波速都为，然后在点相遇，下列说法正确的是（　　） A. 两列波的波长均为 B. 由于，因而点不振动 C. 在时间内点通过的路程为 D. 在时间内点通过的位移为 9. 如图甲所示的光电效应实验装置中，K极板由金属材料钙制成（钙的逸出功为）。用一光子能量为的光束进行实验。实验一：光束直接照射极板；实验二：光束照射大量处于基态的氢原子。用氢原子跃迁时辐射的光照射极板，氢原子能级分布如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 实验一中开关接到1，到极板电子的最大动能大于9.55eV B. 实验一中开关接到2，当电压表示数为时电流表读数一定为0 C. 实验二中开关接到极板一定会发生光电效应，且有4种频率的光能使材料发生光电效应 D. 实验二中开关接到2，当滑动变阻器触片向右移动时，电流表读数可能变大 10. 如图所示，间距为的平行金属导轨处在方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，导轨左侧安装一定值电阻，其余电阻不计。现将足够长的导体棒放在导轨上，如图甲所示，第一次拉着导体棒沿导轨向右匀速运动一段时间，该过程中通过电阻的电荷量为；如图乙所示，第二次使导体棒以角速度绕着端顺时针转过，该过程中通过电阻的电荷量为。已知两次运动时间相同。下列说法正确的是（　　） A. B. 两次运动的时间 C. 第一次导体棒匀速运动的速度 D. 第一次导体棒匀速运动的速度 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 如图甲所示为晓宇同学利用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，利用弹射装置给滑块a一水平向右的速度，使其拖动纸带在气垫导轨上运动，经过一段时间滑块a与静止的滑块b发生相互作用，两滑块碰后粘合在一起共同在气垫导轨上运动，在整个过程中打出的纸带如图乙所示。已知两滑块的质量分别用ma、mb表示，纸带上打出相邻两点之间的时间间隔为T，x1和x2已知。 (1)若碰撞过程系统的动量守恒，则需验证的关系式为_________（用m1、m2、x1、x2表示）； (2)如果将上述物理量均测量出，代入数据后发现碰前的动量略大于碰后的动量，请分析引起实验误差的原因__________（写出一条即可）。 12. 某同学将铜片和锌片插入西红柿中，观察到电流表指针发生偏转，如图（a）所示，证明有电流产生。从而成功制成了水果电池。经查资料。这种水果电池的电动势约，内阻约几千欧，于是他想利用实验室器材测量水果电池的电动势和内阻。 （1）用多用电表的欧姆“×10”挡正确调零后估测水果电池的内阻。稳定时指针如图（b）所示，则读数为___________Ω。另一同学认为用多用电表直接测量水果电池内阻的方法有误，请你分析一下原因：___________。 （2）两位同学讨论后又设计了如图中的甲、乙两个方案电路图测量水果电池的电动势和内阻。实验室提供器材如下： 电压表V（0~3V，内阻约3kΩ，0~15V，内阻约15kΩ） 电流表A（0~0.6A，内阻约0.125kΩ，0~3A，内阻约0.025kΩ） 微安表G（，内阻为100Ω） 滑动变阻器（最大阻值，允许通过的最大电流） 电阻箱（） 开关、导线若干 经过分析后发现方案甲不合适，你认为方案甲不合适的原因是___________。 A. 滑动变阻器几乎起不到调节的作用 B. 电流表几乎没有示数 C. 电压表分流明显导致测量误差较大 D. 电压表示数达不到量程的三分之一 （3）两位同学确定采用方案乙后，根据电路图正确连接电路，调节电阻箱的阻值，得到测量数据，根据实验数据作出的图像如图（d）所示，则从图像中得出水果电池的电动势___________，内阻___________kΩ。（结果均保留两位有效数字） 13. 如图所示，是某老师制作的简易“喷气枪”，其主体是一个质量为50g，容积为0.5L的饮料瓶，安装在手持式打气筒上，通过打气筒的转换头直接向瓶内充气，打气筒每次能将体积50mL、压强为p0的外界空气压入瓶内，当瓶内气体压强达到1.5p0时，饮料瓶可发射出去。已知大气压强为，整个装置气密性良好，忽略饮料瓶内、外空气温度的变化，气体可视为理想气体。 （1）为了使饮料瓶能够发射，求需要打气的次数。 （2）若饮料瓶发射过程共喷出0.25L气体，平均气压为1.2p0，求饮料瓶发射过程中对喷出的气体做的功。 14. 如图所示，一质量的小物块置于一长度的斜面的顶端，与一半径的光滑圆弧轨道平滑连接。的中点是其最低点。对应的圆心角，与足够长的斜面平滑连接。物块与的动摩擦因数均为。已知，，重力加速度取，不计空气阻力。（物块在连接处均没有能量损失） （1）求物块滑到点时的速度大小； （2）求物块第二次通过圆弧最低点时所受支持力的大小； （3）仅将斜面换为长为的传送带，物块与传送带间的动摩擦因数为，若传送带以的速度顺时针转动，请说明物块能否从点抛出。若能，请计算抛出后能到达的最高点离的竖直距离。 15. 受控核聚变装置中有极高的温度，通常由磁场约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内。如图所示，在以O为圆心。内、外半径分别为R和3R的两圆环构成的区域I内，存在方向垂直圆环平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一电荷量为+q、质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域。不计重力。 （1）若粒子直接从OA延长线与外圆的交点C处、方向与OA延长线成60°角射出，求粒子在磁场中运动的时间t和粒子从A点进入区域I时的速度； （2）若粒子从A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场外边界，求该粒子的最大速度vmax； （3）若在内圆环区域II加上与区域I大小相同、方向相反的匀强磁场（图中未画出），粒子从A点沿OA方向进入区域I，求该粒子回到A点时所用的最短时间tmin。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年黄梅县育才高中高三核心模拟卷 物理试题 注意事项： 1.本卷满分100分，考试时间75分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2.选择题的作答：每小题选出答案后，用倍笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4.本卷命题范围：高考范围。 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题，只有一项是符合题目要求的。第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分。有选错的得0分。 1. 核电池可以作为航天器的电源，确保深空探测任务中设备能长时间稳定工作。某核电池利用衰变成和粒子时放出的能量工作，已知、、的质量分别为、、，真空中光速为，则（　　） A. 为中子 B. 核的比结合能比核的小 C. 一个核衰变释放的能量为 D. 由于火星的温度低于地球的温度，核在火星上的半衰期比在地球上的短 【答案】C 【解析】 【详解】A．钚238衰变后原子序数减少2，质量数减少4，说明X是α粒子，而非中子，故A错误； B．衰变成和粒子时放出能量，故生成物的总比结合能应高于母核，铀234的比结合能比钚238高，故B错误； C．根据质能方程，释放能量为，故C正确； D．半衰期是核的固有属性，与温度无关，故D错误。 故选C。 2. 如图，在天花板上吊有一台电风扇，当电风扇静止时，挂钩受到的拉力大小为F1。当通电后叶片平稳转动时，挂钩受到的拉力大小为F2。关于F1和F2的大小，下列说法正确的是（　　） A. F1可能大于F2 B. F1可能小于F2 C. F1一定大于F2 D. F1一定小于F2 【答案】C 【解析】 【详解】当电风扇静止时，挂钩所受的拉力F1大小等于电风扇的重力G的大小。当通电后叶片平稳转动时，电风扇受到三个力，电扇的重力、挂钩对电扇的拉力和空气对电扇叶片向上的作用力，所以F2的大小小于电风扇的重力G的大小，F1一定大于F2。 故选C。 3. 如图所示，一倾斜圆盘可绕垂直于盘面且过圆心的固定轴以恒定的角速度旋转，圆盘上放有物块A、B，其中物块B到轴的距离较近，两物块均能随圆盘一起转动且始终与圆盘相对静止，已知当两物块分别位于最低点时均恰好不滑动，当物块A位于最高点时，物块A所受摩擦力方向沿圆盘向上，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A. 物块A的质量一定大于物块B的质量 B. 物块A与圆盘间的动摩擦因数小于物块B与圆盘间的动摩擦因数 C. 物块B位于最高点时所受摩擦力方向沿圆盘向上 D. 两物块分别位于最高点时，物块A所受摩擦力大于物块B所受摩擦力 【答案】C 【解析】 【详解】AB．设圆盘倾角为θ，角速度为ω，在最低点时，由于物块恰好不滑动，对物块，根据牛顿第二定律有 即 由于A做圆周运动的半径大于B的半径，可得物块A与圆盘间的动摩擦因数大于物块B的动摩擦因数，而两物块的质量无法比较，故AB错误； C．物块A位于最高点时，对物块A，根据牛顿第二定律有 则有 又 可知，当B位于最高点时也有 即物块B位于最高点时所受摩擦力方向沿圆盘向上，故C正确； D．由于不知道两物块的质量关系，故无法确定两物块分别位于最高点时所受摩擦力的大小关系，故D错误。 故选C。 4. 如图（a）所示为一种鼠标滚轮，其控制装置由能够旋转的环形磁铁和固定的霍尔元件构成，霍尔元件中的载流子带负电，其原理示意图如图（b）所示，则（　　） A. 霍尔元件应用了电流的磁效应 B. 图（b）中电压表的示数为零 C. 该装置不能检测滚轮转动的快慢 D. 图（b）中通过电压表的电流方向为从B到A 【答案】D 【解析】 【详解】A．电流的磁效应指电流周围会产生磁场，霍尔元件没有应用电流的磁效应，故A错误； BD．由图（b）可知穿过霍尔元件的磁场的方向为由下到上，霍尔元件中的载流子带负电，根据左手定则可知，电子向霍尔元件的前表面偏转，则电压表B端电势较高，A端电势较低，图（b）中通过电压表的电流方向为从B到A，故B错误，D正确； C．增大滚轮的旋转速度，穿过霍尔元件的磁通量变化得更快，电压表示数变化得更快，故该装置可以检测滚轮转动的快慢，故C错误。 故选D。 5. 如图所示，发电机的矩形线框绕对称轴以一定的转速匀速转动，通过电刷给外电阻供电。如图所示，在轴线两侧的虚线区间中有匀强磁场。取线框处于水平位置时开始计时，关于电流变化的规律，以下图像中正确的是（　　） A. B. C. . D. 【答案】D 【解析】 【详解】从当前位置转到磁场左边界位置时整个线框磁通量不变，此过程无电流，从左侧边界运动到右侧边界，则与正弦交流电一致，以后运动周期性重复。 故选D。 6. 如图所示，长为L的平行板电容器水平放置，两极板带等量的异种电荷。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于板间电场方向进入，刚好从下极板右边缘射出，射出时速度方向恰与水平方向成30°角。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子离开电场时的速度为 B. 板间匀强电场的电场强度为 C. 两极板间的距离为 D. 两极板间的电势差为 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子离开电场时，速度方向与水平方向夹角为30°，由几何关系得，故A错误； B．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向上，有 竖直方向上，有 由牛顿第二定律可知 联立解得，故B错误； C．粒子在匀强电场中做类平抛运动，竖直方向上，有 解得，故C错误； D．两极板间的电势差，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，直角棱镜的侧面和底面均有反射光，已知底角，直角边的长度为，光在真空中的速度为。一束极窄的平行白光以垂直于侧面方向从侧面射入棱镜，然后经过侧面、底面反射，又从侧面面射出，对于经过两次反射后从侧面折射出的光线，其在棱镜中所用的最短时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】光路图如图所示 光线在棱镜中传播所用时间为 所以，当时，t最短，且最短时间为。 故选A。 8. 如图a所示，、和是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波I在介质中沿方向传播，与相距，点的振动方程为；沿竖直方向振动的横波II在同一介质中沿方向传播，与相距，点的振动图像如图所示。在时刻，两列波分别同时经过、两点，两列波的波速都为，然后在点相遇，下列说法正确的是（　　） A. 两列波的波长均为 B. 由于，因而点不振动 C. 在时间内点通过的路程为 D. 在时间内点通过的位移为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由振动图像和方程知，两列波的周期都是 波长，故A正确； B．因为 而时刻两波的振动方向相反，则是振动加强的点，故B错误； C．横波I从传到的时间为，横波II从传到的时间为，在时间内，点振动振幅为，通过的路程为，故C正确； D．时，点在波峰处，两波叠加，点振动振幅为，在时间内，即，从波峰运动到波谷，通过的位移为，故D错误。 故选AC。 9. 如图甲所示的光电效应实验装置中，K极板由金属材料钙制成（钙的逸出功为）。用一光子能量为的光束进行实验。实验一：光束直接照射极板；实验二：光束照射大量处于基态的氢原子。用氢原子跃迁时辐射的光照射极板，氢原子能级分布如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 实验一中开关接到1，到极板电子的最大动能大于9.55eV B. 实验一中开关接到2，当电压表示数为时电流表读数一定为0 C. 实验二中开关接到极板一定会发生光电效应，且有4种频率的光能使材料发生光电效应 D. 实验二中开关接到2，当滑动变阻器触片向右移动时，电流表读数可能变大 【答案】AB 【解析】 【详解】A．S打到1时，光电子逸出极板时的最大初动能为 但到A极板过程中电场力做正功，故最大动能要大于，故A正确； B．S打到2时，遏止电压为 无光电子到达极板，即电流表读数为0，故B正确； C．用的光子去照射处于基态的氢原子，能跃迁到能级，是不稳定的激发态，故能向下跃迁释放光子，可以产生6种不同频率的光子，但这些光子中只有3种光子能量大于，故有3种频率的光能使材料发生光电效应，故C错误； D．实验二中S打到2时会有反向电压，触片向右移，反向电压增大电流表示数不会变大，故D错误。 故选AB。 10. 如图所示，间距为的平行金属导轨处在方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，导轨左侧安装一定值电阻，其余电阻不计。现将足够长的导体棒放在导轨上，如图甲所示，第一次拉着导体棒沿导轨向右匀速运动一段时间，该过程中通过电阻的电荷量为；如图乙所示，第二次使导体棒以角速度绕着端顺时针转过，该过程中通过电阻的电荷量为。已知两次运动时间相同。下列说法正确的是（　　） A. B. 两次运动的时间 C. 第一次导体棒匀速运动的速度 D. 第一次导体棒匀速运动的速度 【答案】BC 【解析】 【详解】A．第二次导体棒转动过程平均感应电动势为 与导轨围成的面积为 通过电阻的电荷量，故A错误； B．两次运动时间，故B正确； CD．由于第一次通过电阻的电荷量 可得，故C正确，D错误。 故选BC。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 如图甲所示为晓宇同学利用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，利用弹射装置给滑块a一水平向右的速度，使其拖动纸带在气垫导轨上运动，经过一段时间滑块a与静止的滑块b发生相互作用，两滑块碰后粘合在一起共同在气垫导轨上运动，在整个过程中打出的纸带如图乙所示。已知两滑块的质量分别用ma、mb表示，纸带上打出相邻两点之间的时间间隔为T，x1和x2已知。 (1)若碰撞过程系统的动量守恒，则需验证的关系式为_________（用m1、m2、x1、x2表示）； (2)如果将上述物理量均测量出，代入数据后发现碰前的动量略大于碰后的动量，请分析引起实验误差的原因__________（写出一条即可）。 【答案】 ①. ②. 纸带与打点计时器的限位孔有摩擦或空气阻力等 【解析】 【详解】(1)[1]弹射出滑块a后，滑块a做匀速运动，滑块a与滑块b发生碰撞后一起做匀速运动，由题中的条件可知，碰撞前滑块a的速度 碰撞后滑块的速度 碰撞前滑块a的动量为 滑块b的动量为零，则碰撞前两滑块的总动量为，碰撞后两滑块的速度相等，所以碰撞后总动量为 若系统的动量守恒，则应有p1=p2，整理得 (2)[2]因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用，并时还有空气阻力等因素存在，从而使两结果并不完全相同，但在误差允许的范围内，可以认为动量守恒 12. 某同学将铜片和锌片插入西红柿中，观察到电流表指针发生偏转，如图（a）所示，证明有电流产生。从而成功制成了水果电池。经查资料。这种水果电池的电动势约，内阻约几千欧，于是他想利用实验室器材测量水果电池的电动势和内阻。 （1）用多用电表的欧姆“×10”挡正确调零后估测水果电池的内阻。稳定时指针如图（b）所示，则读数为___________Ω。另一同学认为用多用电表直接测量水果电池内阻的方法有误，请你分析一下原因：___________。 （2）两位同学讨论后又设计了如图中的甲、乙两个方案电路图测量水果电池的电动势和内阻。实验室提供器材如下： 电压表V（0~3V，内阻约3kΩ，0~15V，内阻约15kΩ） 电流表A（0~0.6A，内阻约0.125kΩ，0~3A，内阻约0.025kΩ） 微安表G（，内阻为100Ω） 滑动变阻器（最大阻值，允许通过的最大电流） 电阻箱（） 开关、导线若干 经过分析后发现方案甲不合适，你认为方案甲不合适的原因是___________。 A. 滑动变阻器几乎起不到调节的作用 B. 电流表几乎没有示数 C. 电压表分流明显导致测量误差较大 D. 电压表示数达不到量程的三分之一 （3）两位同学确定采用方案乙后，根据电路图正确连接电路，调节电阻箱的阻值，得到测量数据，根据实验数据作出的图像如图（d）所示，则从图像中得出水果电池的电动势___________，内阻___________kΩ。（结果均保留两位有效数字） 【答案】（1） ①. 400 ②. 使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，必须将电阻断电测量，但水果电池具有电动势，接入电路后总电动势发生改变，所以不能用多用电表欧姆挡直接测量电源内阻 （2）ABD （3） ①. 1.2 ②. 1.1 【解析】 【小问1详解】 [1]根据多用电表欧姆挡读数规则可知，读数为。 [2]使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，必须将电阻断电测量，但水果电池具有电动势，接入电路后总电动势发生改变，所以不能用多用电表欧姆挡直接测量电源内阻。 【小问2详解】 A．滑动变阻器最大阻值只有，而水果电池的内阻约为几千欧，则滑动变阻器起不到调节的作用，故A正确； B．水果电池的电动势约为，内阻约为几千欧，由闭合电路的欧姆定律可知，电路最大电流不会超过，则电流表几乎没有示数，故B正确； C．电压表内阻远大于滑动变阻器的电阻，电压表的分流不明显，故C错误； D．水果电池的电动势约为，电压表示数达不到量程的三分之一，故D正确。 故选ABD。 【小问3详解】 [1][2]根据闭合电路的欧姆定律有 整理得 由图像可知斜率为 纵截距为 解得， 13. 如图所示，是某老师制作的简易“喷气枪”，其主体是一个质量为50g，容积为0.5L的饮料瓶，安装在手持式打气筒上，通过打气筒的转换头直接向瓶内充气，打气筒每次能将体积50mL、压强为p0的外界空气压入瓶内，当瓶内气体压强达到1.5p0时，饮料瓶可发射出去。已知大气压强为，整个装置气密性良好，忽略饮料瓶内、外空气温度的变化，气体可视为理想气体。 （1）为了使饮料瓶能够发射，求需要打气的次数。 （2）若饮料瓶发射过程共喷出0.25L气体，平均气压为1.2p0，求饮料瓶发射过程中对喷出的气体做的功。 【答案】（1）5 （2）30J 【解析】 【小问1详解】 设至少需要打气n次，根据玻意耳定律可得 解得 【小问2详解】 发射过程中气体对饮料瓶做的功为 解得 14. 如图所示，一质量的小物块置于一长度的斜面的顶端，与一半径的光滑圆弧轨道平滑连接。的中点是其最低点。对应的圆心角，与足够长的斜面平滑连接。物块与的动摩擦因数均为。已知，，重力加速度取，不计空气阻力。（物块在连接处均没有能量损失） （1）求物块滑到点时的速度大小； （2）求物块第二次通过圆弧最低点时所受支持力的大小； （3）仅将斜面换为长为的传送带，物块与传送带间的动摩擦因数为，若传送带以的速度顺时针转动，请说明物块能否从点抛出。若能，请计算抛出后能到达的最高点离的竖直距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由几何关系，可知与水平面的夹角为，根据动能定理有 解得物块滑到点时的速度大小 【小问2详解】 物块从第一次经过点到第一次运动至上最高点，有 解得 从第一次通过点到第二次通过最低点过程，有 在最低点有 解得 【小问3详解】 由于，故物块滑上传送带后一定能从点抛出，物块滑上传送带后，减速时加速度大小 又 联立解得 因为，故物块减速到后与传送带相对静止 从点到最高点，物块做斜抛运动，竖直方向有 解得 15. 受控核聚变装置中有极高的温度，通常由磁场约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内。如图所示，在以O为圆心。内、外半径分别为R和3R的两圆环构成的区域I内，存在方向垂直圆环平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一电荷量为+q、质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域。不计重力。 （1）若粒子直接从OA延长线与外圆的交点C处、方向与OA延长线成60°角射出，求粒子在磁场中运动的时间t和粒子从A点进入区域I时的速度； （2）若粒子从A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场外边界，求该粒子的最大速度vmax； （3）若在内圆环区域II加上与区域I大小相同、方向相反的匀强磁场（图中未画出），粒子从A点沿OA方向进入区域I，求该粒子回到A点时所用的最短时间tmin。 【答案】（1），，方向斜向右下方与AC成60° （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 作出粒子的运动轨迹，如图所示 由图可知，粒子的圆心角 所以 根据几何关系可得 根据洛伦兹力提供向心力有 所以 方向斜向右下方与AC成60°。 【小问2详解】 若粒子从A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场外边界，则 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 【小问3详解】 如图所示 要回到A点，则（n=3，4，5……） 所以 根据几何关系可得 即 又 联立可得 解得 由此可知，时间最短时 所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $