内容正文:
2025学年第一学期江浙皖高中(县中)发展共同体高三年级10月联考(浙江卷)
物理
命题:舟山中学审题:富阳中学慈溪中学
考生须知:
1.本卷满分100分,考试时间90分钟;
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对条形码信息;
3.所有答案必须写在答题卷上,写在试卷上无效,考试结束后,只需上交答题卷;
4.参加联批学校的学生可关注“启望教育”公众号查询个人成绩分析。
一、选择题I(本题共10小题,每小题3分,共30分,每小题列出的四个选项中只有一个符合题目要求,选对得3分,不选、错选或多选均不得分)
1. 下列物理量是矢量,其单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是( )
A. 电流/A B. 电场强度
C. 磁通量/Wb D. 磁感应强度/T
【答案】B
【解析】
【详解】A.电流强度为标量,国际单位制中的基本单位表示为A,故A错误;
B.电场强度是矢量,根据定义式有
其中的单位为,的单位为
故电场强度的单位用国际单位制中的基本单位表示为,故B正确;
C.磁通量是标量,根据定义式有,
可得
其中的单位为,的单位为,的单位为,的单位为
故磁通量的单位用国际单位制中的基本单位表示为,故C错误;
D.磁感应强度是矢量,根据定义式有
其中的单位为,的单位为,的单位为
故磁感应强度的单位用国际单位制中的基本单位表示为,故D错误。
故选B。
2. 2025年2月哈尔滨亚冬会上,中国运动员在速度滑冰男子500米决赛中,以34秒95的成绩夺得冠军。如图所示,比赛中运动员正沿圆弧形弯道滑行,则下列说法正确的是( )
A. “34秒95”指的是时刻
B. 研究运动员滑行的轨迹时,可以把运动员看作质点
C. 运动员全程的平均速度是14.3m/s
D. 运动员在弯道滑行时,冰面对运动员的作用力大于运动员对冰面的作用力
【答案】B
【解析】
【详解】A.“以34秒95的成绩夺得冠军”中“34秒95”指的是时间间隔,故A错误;
B.研究运动员滑行的轨迹时,可以忽略具体动作把运动员看作质点,故B正确;
C.运动员全程的平均速度是位移除时间,在500米决赛中,运动员的运行轨迹不是直线,所以位移不为500米,故平均速度不是14.3m/s,故C错误;
D.冰面对运动员的作用力与运动员对冰面的作用力是成对出现的相互作用力,一定等大反向,故D错误。
故选B。
3. 某物理兴趣小组到户外进行超声测速模拟实验,实验装置如图甲所示,左侧为固定不动的超声波发射器,其向右侧做匀速直线运动的小车发出短暂的超声波脉冲,脉冲被小车反射后又被发射器接收,从发射器发射第一列超声波开始计时,到其接收到第二列超声波的过程中,计算机描绘出超声波运动的x-t图像如图乙所示。则小车的速度约为( )
A. 10.97m/s,向右 B. 10.97m/s,向左
C. 11.33m/s,向右 D. 11.33m/s,向左
【答案】A
【解析】
【详解】由超声波运动的x-t图像可知,超声波的传播速度
第一列声波在t1时间内通过的位移x1=34m
则有
第二列声波在t2=0.2s时间内通过的位移x2=68m,可知小车向右运动。被测小车接收第一列超声波的时刻为0.1s,接收第二列超声波的时刻为3.2s,则被测小车接收第一列超声波与接收第二列超声波之间的时间间隔为
小车运动距离为,解得
则被测小车的车速为
故选A。
4. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动,运动员穿上专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆。如图所示,现有某运动员从跳台a处沿水平方向飞出,以运动员在a处为计时起点,在斜坡b处着陆。测得ab间的距离为40m,斜坡与水平方向的夹角为30°,不计空气阻力。下列说法不正确的是( )
A. 运动员在a处的速度大小
B. 在空中飞行的时间
C. 运动员在空中离坡面的最大距离
D. 运动员在空中离坡面的距离最大时对应的时刻
【答案】C
【解析】
【详解】A.运动员水平飞出后做平抛运动,水平方向位移
竖直方向位移
其中,
竖直方向由自由落体运动规律
代入,
解得
水平方向,
则,A正确;
B.由竖直方向位移公式
解得,B正确;
C.将运动分解为垂直斜坡方向和沿斜坡方向,垂直斜坡方向初速度
加速度
最大距离时垂直方向速度为0,时间
垂直方向位移,C错误;
D.由垂直斜坡方向速度减为零时距离最大,时间,D正确;
故选C。
5. 哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆,在近日点与太阳中心的距离为,在远日点与太阳中心的距离为,若地球的公转轨道可视为半径为的圆轨道,哈雷彗星的公转周期为,引力常量为,下列说法正确的是( )
A. 彗星的质量
B. 在近日点与远日点的速度大小之比为
C. 在两轨道交点处,地球和彗星的向心加速度相同
D. 彗星在近日点的速度大于地球的公转速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据开普勒第三定律,绕同一中心天体运动的天体,其轨道半长轴的三次方与周期的平方之比为常量,公式为
其中为椭圆轨道半长轴,为太阳质量。哈雷彗星轨道半长轴
该公式只能求解中心天体太阳的质量,无法求解环绕天体彗星的质量,且公式中应为太阳质量而非彗星质量,A错误;
B.由开普勒第二定律(面积定律),彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。在近日点和远日点,速度方向与矢径垂直,短时间内扫过的面积分别为、
则
解得速度大小之比,B错误;
C.向心加速度需区分“合加速度”与“法向加速度”。地球做匀速圆周运动,合加速度等于向心加速度,大小为
彗星做椭圆运动,为交点到太阳的距离,在交点处的合加速度
但合加速度可分解为法向加速度和切向加速度,向心加速度仅为合加速度的法向分量,与地球的向心加速度不同,C错误;
D.由
地球公转速度
彗星在近日点做椭圆运动,因需做离心运动远离太阳,其速度大于以为半径的圆轨道速度
由题图可知,为地球轨道半径,彗星近日点距离
则
故彗星近日点速度,D正确;
故选D。
6. 物理学家霍尔在实验中发现,当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时,在材料的上下两个端面之间产生电势差。这一现象被称为霍尔效应,产生这种效应的元件叫霍尔元件。如图为霍尔元件的原理示意图,其霍尔电压与电流和磁感应强度的关系可用公式表示,其中叫该元件的霍尔系数。若该材料单位体积内自由电荷的个数为,每个自由电荷所带的电荷量为,根据你所学过的物理知识,判断下列说法正确的是( )
A. 霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势
B. 式中霍尔系数可表示为
C. 霍尔系数的单位是
D. 公式中的指元件上下表面间的距离
【答案】B
【解析】
【详解】A.霍尔电压产生是由于运动电荷在磁场中受洛伦兹力发生偏转,导致上下表面积累电荷。若自由电荷为正,根据左手定则,正电荷向某一表面偏转;若为负电荷,如金属中的电子,偏转方向相反,因此上表面电势不一定高于下表面,A错误;
B.当自由电荷受力平衡时,为上下表面间距,
为前后表面间距,
结合电流微观表达式
联立推导可得霍尔系数,B正确;
C.由
单位为,单位为,故单位为,并非,C错误;
D.公式中是垂直于电流和磁场方向的横截面积边长,而非上下表面距离,D错误;
故选B。
7. 某实验小组成员用双缝干涉实验装置测量光的波长,实验装置简化示意图如图甲所示,为单缝,、为双缝,屏上点处为一条亮条纹。随后又根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置,如图乙所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间,材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上,就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是( )
A. 如图甲,实验时单缝偏离光轴向下微微移动,原来点处的干涉条纹向下移动
B. 如图乙,仅温度升高,若干涉条纹向右移动,则材料Ⅰ膨胀程度大
C. 如图乙,仅换用频率更大的单色光,干涉条纹将向左移动
D. 如图乙,材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
【答案】C
【解析】
【详解】A.实验时单缝偏离光轴,向下微微移动,通过双缝S1、S2的光仍是相干光,仍可产生干涉条纹,如图所示:
对于中央亮纹来说,从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0;说明 SS1>SS2,SS1+S1P=SS2+S2P,那么S1P<S2P,则中央亮纹O的位置略向上移动,A错误;
B.若温度升高,干涉条纹向右移动,则上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面之间的空气膜厚度减小,即材料Ⅰ膨胀程度小,故B错误;
C.根据条纹间距公式可知,若换用频率更大的单色光,则波长变短,干涉条纹间距减小,对应空气膜厚度符合条件的位置向左移动,故C正确;
D.该条纹是由上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面的反射光发生干涉形成的,由空气尖劈原理可知,若上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面平行,则两表面的反射光之间的光程差始终恒定,则不会形成明暗相间的条纹,故D错误。
故选C。
8. 在一次核反应中,铀核变成了氙核和锶核,同时放出若干中子。的比结合能约为,的比结合能约为,的比结合能约为,下列说法正确的是( )
A. 核反应出现质量亏损,质量数减少
B. 若把全部分解为核子,将吸收能量约
C. 该核反应中铀核结合能最大,原子核结合的最牢固
D. 核反应放出的能量约
【答案】D
【解析】
【详解】A.核反应中质量数守恒,铀核质量数235,氙核139、锶核95,设放出中子数为,则
解得
质量亏损是质量减少,并非质量数减少,A错误;
B.将原子核全部分解为核子需吸收的能量等于其结合能,结合能为比结合能与核子数的乘积。铀核结合能
并非178.6MeV,B错误;
C.结合能等于核子数与比结合能的乘积,铀核结合能
氙核与锶核总结合能
铀核结合能并非最大;比结合能越大原子核结合越牢固,铀核比结合能小于氙核和锶核,结合不牢固,C错误;
D.释放的能量等于反应后总结合能减去反应前结合能。反应前结合能,反应后结合能
释放能量
因为
所以,D正确;
故选D。
9. 如图所示,发电机矩形线框匝数为,面积为,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为,线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动,转动周期为,线框输出端接有换向器。定值电阻、,理想变压器原副线圈的匝数比为,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是( )
A. 安装了换向器,变压器副线圈没有电压
B. 线框转动一圈过程中,通过的电量为
C. 在和时间内,流过的电流方向相反
D. 发电机的输出功率为
【答案】B
【解析】
【详解】A.变压器中只要有电流的变化就能实现变压,即变压器副线圈有电压,故A错误;
B.设原线圈等效电阻为,则有
因为
联立可得
则原线圈总电阻
由于存在换向器,转动一圈过程,通过线框的电荷量为
由于
则二者电流比
故二者电荷量之比
故通过的电量为,故B正确;
C.由于存在换向器,则流过的电流方向始终不变,故C错误;
D.线圈转动产生的感应电动势有效值
发电机的输出功率为,故D错误。
故选B。
10. 速度选择器是质谱仪的重要组成部分,用于剔除速度不同的粒子,从而提高检测精度。如图所示,两极板间有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,两板的长度和间距均足够大,虚线是电磁场的中心轴线。现有一束带负电的离子(不计重力)以的速度沿着虚线从左侧进入电磁场区域,其轨迹可能是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】离子受到的电场力
洛伦兹力
代入数据得,
得
带负电的离子,电场向下,负电荷受力向上,电场力方向向上,洛伦兹力方向用左手定则判断,四指指向离子运动的反方向,磁感线穿手心,大拇指指向向下,即洛伦兹力方向向下。由于
离子会向下偏转,且在偏转过程中,速度方向改变,洛伦兹力方向也会改变,水平方向速度位移大于圆周运动在水平方向的位移,最终轨迹会呈现向下弯曲且有周期性的曲线。
故选A。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个选项是符合题目要求的,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分)
11. 有关下列四幅图的描述,正确的是( )
A. 图1是黑体辐射的实验规律,图中
B. 图2中,在梁的自由端施力,梁发生弯曲,上表面应变片的电阻变大
C. 图3中,强磁体从带有裂缝的铝管中静止下落(不计空气阻力)可视为做自由落体运动
D. 图4中,电子感应加速器是通过感生电场来实现电子的加速
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.图1中,随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,所以T1>T2,故A正确;
B.图2中,在梁的自由端施力F,梁发生弯曲,上表面拉伸,应变片的长度l变长,横截面积S变小,根据电阻定律可知上表面应变片的电阻变大,故B正确;
C.图3中,强磁体从带有裂缝的铝管中静止下落,铝管会产生感应电流,即产生电磁阻尼现象,阻碍强磁体的运动,故不可视做自由落体运动,故C错误;
D.图4中,电子感应加速器是通过变化的磁场产生感生电场来实现电子的加速,故D正确。
故选ABD。
12. 如图甲所示是氢原子的能级图,图乙是研究光电效应的实验装置图。大量处于激发态的氢原子跃迁时,发出频率不同的光子,用此光束照射光电管电极。移动滑片,当电压表的示数为时,微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片和点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则( )
A. 此光束中能发生光电效应的光子共有2种
B. 要使微安表的示数恰好为零,滑片应由图示位置向端移动
C. 相同频率不同强度的光照射电极,只要能发生光电效应,遏止电压是相同的
D. 此光子束中从跃迁到的光子,其动量最小
【答案】AC
【解析】
【详解】A.处于激发态的氢原子跃迁时,可能的跃迁路径为、、
共三种光子。计算各光子能量:
:
:
遏止电压时,最大初动能
由光电效应方程
最大光子能量
对应最大,故逸出功,
不能发生光电效应。,
能发生光电效应。因此能发生光电效应的光子共2种,A正确;
B.图示位置中滑片和点位于滑动变阻器中点,此时光电管两端电压为零,要使微安表示数为零,应该向a端移动滑片,B错误;
C.遏止电压
仅与入射光频率和逸出功有关,与光强无关。相同频率下,无论强度如何,相同,C正确;
D.光子动量
能量越大动量越大。的光子能量最大,动量最大,D错误;
故选AC。
13. 如图所示,两个位于和处的波源分别处在介质Ⅰ和Ⅱ中,是两介质的分界面,时刻两波源同时开始做简谐振动,沿轴正方向起振,沿轴负方向起振,振幅均为,分别产生沿轴相向传播的两列机械波。时介质Ⅰ的波恰好传到分界面,此时两波源都刚好第4次回到平衡位置,时,介质Ⅱ的波也刚好传到分界面。不计波传播过程的能量损失,则( )
A. 波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速之比为
B. 时刻处的质点第一次达到最大位移
C. 在内处的质点的路程为
D. 经过足够长时间后,在轴上区间共有9个振动加强点,有10个振动减弱点
【答案】AC
【解析】
【详解】A.波在介质I的波速为
波在介质Ⅱ的波速为
波在介质I和介质Ⅱ中的波速之比为3:2,故A正确;
B.两列波的振动周期都是1s,t=3s时,介质Ⅱ的波刚好到达x=3m处,该点到两波源的波程差为0,两列波的相位差为,故为振动减弱点,而两列波的振幅相同,故t=3.25s时刻x=3m处的质点在平衡位置,故B错误;
C.t=2s时两波源都刚好第4次回到平衡位置,故两列波的周期都是1s,t=3s时,介质Ⅱ的波也刚好传到分界面,此后3s~10s两波源的振动形式均传到而产生干涉,因该点为振动减弱点始终处于平衡位置不动,则该点在2s~3s做一个周期的振动,路程为,故C正确;
D.两列波的振动周期、频率都相同,在不同介质中的波速、波长不同,经过3s时,介质Ⅱ的波刚好到达x=3m处,且此刻两列波的相位差为,因起振方向相反,有振动减弱点到x=0m和x=3m的距离差为半波长的偶数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上0m<x≤3m区间内则有,,,四个振动减弱点;
振动加强点到两波源的距离差为半波长的奇数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上0m<x≤3m区间内则有,,,四个振动加强点;
同理,在介质Ⅱ中,在x轴上3m<x<6m,同理振动减弱点到x=3m和x=6m的距离差为半波长的偶数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上3m<x<6m区间内则有,,,,五个振动减弱点;
振动加强点到两波源的距离差为半波长的奇数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上3m<x<6m区间内则有,,,,,六个振动加强点。
综上所述经过足够长时间后,在x轴上0m<x<6m区间共有9个振动减弱点,有10个振动加强点,故D错误。
故选AC。
非选择题部分
三、非选择题(本题共5小题,共58分)
14.
(1)图甲为某学习小组做“探究求合力的方法”实验,图乙是其在白纸上根据实验结果画出的图。
①为了准确得到合力与分力的关系,要采用作力的________(填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力;
②某次实验中弹簧测力计的示数如图丙所示,则拉力的大小为_________;
③下列有关该实验的说法中,正确的是________;
A.该实验弹簧测力计使用前要竖直悬挂调零
B.弹簧测力计的外壳与白纸之间有摩擦,对实验误差没有影响
C.图乙中力沿图甲中延长线方向
D.只有一个弹簧测力计无法完成该实验
(2)该学习小组继续用如图丁所示的实验装置来做“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验。
①为消除阻力对实验的影响,某同学操作如下:将小车静止放在水平长木板上,把长木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图戊所示,直到小车带着纸带由静止开始沿长木板向下滑动,即认为刚好补偿阻力完毕。该同学补偿阻力的操作________(选填“正确”或“不正确”);
②实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码的质量远小于小车的质量;
③如果该同学已经按照①中的操作补偿阻力,在小车质量不变时,通过改变钩码的质量,得到的图像是________;
A. B. C. D.
④每得到一条纸带,分析其数据,可在图像上做出________个点(选填“1”或“多”)。
【答案】(1) ①. 图示 ②. 4.0 ③. B
(2) ①. 不正确 ②. 不需要 ③. C ④. 1
【解析】
【小问1详解】
[1]要准确得到合力与分力的关系,需要利用图像精确的画出力的大小和方向,所以需要画力的图示。
[2]根据丙图可知,测力计最小一格的测量值为0.2N,所以读数为4.0N。
[3]A.该实验弹簧测力计使用前如果竖直悬挂调零,那么弹簧自身重力的影响无法去除,故A错误;
B.弹簧测力计的外壳与白纸之间有摩擦,对内部弹簧的受力无影响,故B正确;
C.图乙中力是两个分力画出合力的图示,而才是用一个弹簧测力计测出的实际合力,应该是沿着图甲中AO延长线方向,故C错误;
D.若只有一个弹簧测力计,在实验时将橡皮筋拉到同一位置时可认为合力相同,可以固定两个分力的方向分别测量,不影响实验结果,故D错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]补偿阻力的操作应该是把长木板不带滑轮的一端慢慢垫高,直至小车能带着纸带在木板上向下做匀速运动(即打出的纸带上点的间隔均匀),所以该同学的操作不正确。
[2]因为实验中存在力传感器,所以在忽略空气阻力的情况下,绳上拉力就是小车受到的合力,所以不需要钩码质量远小于小车的质量。
[3]该同学按照步骤①的操作进行时,平衡摩擦力过度,所以力传感器示数为0时,可认为小车已受到外力,此时小车已经有加速度,即公式应为
可以转化为,图像C符合题意。
故选C。
[4]每改变一次钩码的质量,可以得到一条新的纸带,利用这条纸带测出一组力传感器的读数和一个a的大小,所以在图像中只有一个点。
15.
(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻,滑动变阻器应________(填“远大于”或“远小于”);
实验步骤如下:
①实验时,先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使得的示数为;
②保持的阻值不变,再闭合,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的示数如图乙所示,则的内阻为________;
根据实验方案可知:该实验中的内阻测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变、的阻值,________,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势_______V,内阻 ______(结果均保留2位小数),本实验中电表内阻对电源内阻的测量________(填“有”或“没有”)影响。
【答案】(1) ①. 远大于 ②. 48.0 ③. 小于
(2) ①. 仍使灵敏电流计的示数为零 ②. 1.44 ③. 1.33 ④. 没有
【解析】
【小问1详解】
[1]用半偏法测量灵敏电流计的内阻,为减小系统误差,使闭合开关S2前后,干路电流不变,应使滑动变阻器的有效阻值远大于,同时使电流表能达到满偏,电源也应选电动势较大的。
[2]闭合前后认为干路电流不变,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的电流也为,故电流表内阻与电阻箱的阻值相等,如图乙所示,则的内阻。
[3]闭合开关时电流表与电阻箱并联,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变大,当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流,电阻箱阻值小于电流表内阻,实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值,则电流表内阻的测量值小于真实值。
【小问2详解】
[1][2][3][4]根据实验原理,每次改变、的阻值,都应使灵敏电流计的示数为零,则灵敏电流计上下两端点等势,则始终有
变形可得
由图丁可得纵截距表示电源电动势
内阻为
本实验中电表内阻对电源内阻的测量没有影响。
16. 如图所示,导热性良好的圆柱形气缸竖直悬挂于天花板,用横截面积为,质量的光滑活塞封闭一定质量的理想气体,活塞下悬挂质量为的重物,此时活塞处在距气缸上底面0.3m的A处(图中未标注),环境温度为。随着环境温度升高,活塞缓慢移动到距离气缸上底面0.36m的B处(图中未标注)。已知大气压为,忽略大气压的变化,则:
(1)求活塞在B处时环境温度;
(2)活塞从A处到B处的过程中气体分子平均动能________(选填“变大”,“变小”,或“不变”),气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数________(选填“变大”,“变小”,或“不变”)。
(3)活塞从A处到B处的过程中气体内能增加了,求此过程中气体从外界吸收的热量;
【答案】(1)
(2) ①. 变大 ②. 变小
(3)
【解析】
【小问1详解】
对活塞进行受力分析,活塞处于平衡状态,气体压强保持不变,气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律
其中,
代入数据得
【小问2详解】
气体分子平均动能只与温度有关,温度升高,分子平均动能变大;气体压强不变,温度升高使分子平均速率增大,但体积增大导致分子数密度减小,单位时间单位面积的撞击次数变小。
【小问3详解】
对活塞和重物受力分析,气体压强
代入数据
气体对外做功
根据热力学第一定律
已知
则
17. 如图所示,固定在竖直面上的两个光滑半圆形轨道I、II和长为,动摩擦因数为的水平粗糙地面相连,点正上方存在一个固定的挡板,小球碰到挡板后以原速率的反弹。两个半圆形轨道的半径分别为、,轨道最高点的切线恰好水平。轨道I左侧有一个弹性水平发射装置,质量为的小球被弹出后恰好过点(即不发生脱轨)。点右侧紧挨着两辆相互紧靠(但不粘连)、质量均为的摆渡车、,摆渡车长均为,与物块之间的动摩擦因数均为,与地面的摩擦可忽略,小球可视为质点,取,求:
(1)小球刚到达轨道I的顶端,即将进入轨道II时,轨道I对小球的压力大小;
(2)弹射过程中发射装置对小球做的功;
(3)小球最终停在上的位置;
(4)若没有弹性挡板,求摆渡车的最终速度大小及小球在摆渡车、上滑行时产生的总热量。
【答案】(1)
(2)
(3)最终停在距F点处
(4),
【解析】
【小问1详解】
在点,有
则
即将进入轨道II时,有
得
由牛顿第三定律,轨道I对小球的压力大小
【小问2详解】
根据能量守恒定律,从小球被弹射到达轨道顶端的过程中有
解得
【小问3详解】
由题可知,则从P点第一次到F点,由动能定理,有
可得
碰后速度大小为
可得
则,即小球与挡板有第二次碰撞
则第二次碰前,有
第二次碰后速度大小
可知,则小球与挡板不会有第三次碰撞
由动能定理,有
解得
即最终停在距F点处。
小问4详解】
由动能定理
可得
小球在A上滑行时,推动A、B一起运动,设物块到达A末端时A、B的速度为,由动量守恒和能量守恒,有
可得
此后物块在B上滑行时,推动B继续加速,设物块与B共速时的速度为,物块与B的相对位移为,由动量守恒和能量守恒,有
可得
物块在摆渡车上滑行时产生的热量
解得
18. 如图所示,两个金属轮、,可绕各自中心固定的光滑金属细轴和转动。金属轮由3根金属辐条和金属环组成,每根辐条长均为、电阻均为。金属轮由1根金属辐条和金属环组成,辐条长为、电阻为。半径为的绝缘圆盘与同轴且固定在一起。用轻绳一端固定在边缘上,在上绕足够匝数后(忽略的半径变化),悬挂一质量为的重物。当下落时,通过细绳带动和绕轴转动。转动过程中,、保持接触且无相对滑动,辐条与各自细轴之间导电良好。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向垂直金属轮平面向里。轮的轴及轮的轴分别引出导线与两平行足够长的光滑水平金属导轨连接,导轨、处断开,金属导轨的间距为。两导轨之间的左侧串联了开关与电阻,电容器与单刀双掷开关串联,可以通过或与导轨相连,虚线右侧存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小也为,导轨上有质量为,长度也为、电阻为的金属棒,除题中所给电阻外不计其他电阻。
(1)当、都断开,重物下落时,比较与哪个点的电势高;
(2)闭合、断开,重物下落速度为时,求与两点之间电势差;
(3)闭合、断开,重物下落过程中,通过电阻的电量;
(4)闭合、先打向,充电稳定后再打向,待金属棒运动稳定时,求金属棒的速度。
【答案】(1)点电势高
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
根据右手定则可知,点电势高于A1边缘的电势,而A2边缘的电势高于O2点的电势,可知点电势高于O2点的电势;
【小问2详解】
由图可知绝缘轮与轮具有相同的角速度,重物P与绝缘轮具有相同的线速度,有
电路的总电阻为
金属轮与金属轮具有相同的线速度,则金属轮的线速度为
则金属轮辐条切割磁感应线产生的电动势为
根据右手定则,可知两个金属轮上每根辐条产生的电流相互增强,故两个金属轮产生的总电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得
【小问3详解】
重物下落L时,金属轮及轮边缘某点转过的弧长均为4L,通过R的电量
【小问4详解】
充电稳定:重力的功率与产生的热功率相等,设重物的速度为v,则
解得
导线切割磁感线产生的电动势为
稳定时电容器两端的电压
打向F,待金属棒GH运动稳定时,金属棒GH的电动势与电容器电压相等,金属棒GH的速度稳定,则有
解得
19. 托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器,将容器简化为如图甲所示的足够长的空心圆柱,其半径为,为空心圆柱的中心轴。圆柱内部以半径为的圆为边界分成两部分磁场,侧视图如图乙所示,外环分布有垂直纸面向外磁感应强度为的匀强磁场;内环分布有逆时针的环形磁场,磁感应强度大小处处相等且大小为。在点设置一原子核发射装置,可发射电荷量为、质量为的氘核与电荷量为、质量为的氚核,原子核发射时速度方向如图乙中所示沿半径向外,除碰撞外,忽略粒子间的相互作用。
(1)若两个动量大小均为,方向相反的氘核与氚核对心碰撞发生核聚变,生成一个质量为的氦核和质量为的中子,碰后氦核的速度为,求该过程释放的核能;
(2)氚核发射速度,需要经过多长时间氚核第一次回到点同一条轴线上的点;
(3)假设原子核发射装置只持续稳定发射速度为的氚核粒子,粒子稳定后,轴向单位长度内有个氚核,求圆柱形容器内沿轴线方向的等效电流。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
氘核与氚核的动能分别为,
由动量守恒定律,有
解得
发生核聚变,释放能量,则
【小问2详解】
设氚核做圆周运动的半径为r,则
解得
根据几何关系可知氚核再次回到内圆边界时,粒子的出射点与入射点对应内圆的圆心角为270°,氚核沿径向进入内圆,在内圆磁场作用下沿轴向运动半个周期后再次回到圆边界沿径向飞出,进入环形磁场B,然后做周期性的运动,运动情况如图甲(侧视图)、乙(正视图)所示
氚核第一次回到D点同一条轴线上的E点,需要在外环中运动四次,在内圆中运动三次,所用时间为
【小问3详解】
根据电流的定义式得
设氚核在环形磁场中做圆周运动的半径为,氚核沿轴向的平均速度为
又由
得
而,
联立解得等效电流
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2025学年第一学期江浙皖高中(县中)发展共同体高三年级10月联考(浙江卷)
物理
命题:舟山中学审题:富阳中学慈溪中学
考生须知:
1.本卷满分100分,考试时间90分钟;
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对条形码信息;
3.所有答案必须写在答题卷上,写在试卷上无效,考试结束后,只需上交答题卷;
4.参加联批学校的学生可关注“启望教育”公众号查询个人成绩分析。
一、选择题I(本题共10小题,每小题3分,共30分,每小题列出的四个选项中只有一个符合题目要求,选对得3分,不选、错选或多选均不得分)
1. 下列物理量是矢量,其单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是( )
A. 电流/A B. 电场强度
C 磁通量/Wb D. 磁感应强度/T
2. 2025年2月哈尔滨亚冬会上,中国运动员在速度滑冰男子500米决赛中,以34秒95成绩夺得冠军。如图所示,比赛中运动员正沿圆弧形弯道滑行,则下列说法正确的是( )
A. “34秒95”指的是时刻
B. 研究运动员滑行的轨迹时,可以把运动员看作质点
C. 运动员全程的平均速度是14.3m/s
D. 运动员在弯道滑行时,冰面对运动员的作用力大于运动员对冰面的作用力
3. 某物理兴趣小组到户外进行超声测速模拟实验,实验装置如图甲所示,左侧为固定不动的超声波发射器,其向右侧做匀速直线运动的小车发出短暂的超声波脉冲,脉冲被小车反射后又被发射器接收,从发射器发射第一列超声波开始计时,到其接收到第二列超声波的过程中,计算机描绘出超声波运动的x-t图像如图乙所示。则小车的速度约为( )
A. 10.97m/s,向右 B. 10.97m/s,向左
C. 11.33m/s,向右 D. 11.33m/s,向左
4. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动,运动员穿上专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆。如图所示,现有某运动员从跳台a处沿水平方向飞出,以运动员在a处为计时起点,在斜坡b处着陆。测得ab间的距离为40m,斜坡与水平方向的夹角为30°,不计空气阻力。下列说法不正确的是( )
A. 运动员在a处的速度大小
B. 在空中飞行的时间
C. 运动员在空中离坡面的最大距离
D. 运动员在空中离坡面的距离最大时对应的时刻
5. 哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆,在近日点与太阳中心的距离为,在远日点与太阳中心的距离为,若地球的公转轨道可视为半径为的圆轨道,哈雷彗星的公转周期为,引力常量为,下列说法正确的是( )
A. 彗星的质量
B. 在近日点与远日点的速度大小之比为
C. 在两轨道交点处,地球和彗星的向心加速度相同
D. 彗星在近日点的速度大于地球的公转速度
6. 物理学家霍尔在实验中发现,当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时,在材料的上下两个端面之间产生电势差。这一现象被称为霍尔效应,产生这种效应的元件叫霍尔元件。如图为霍尔元件的原理示意图,其霍尔电压与电流和磁感应强度的关系可用公式表示,其中叫该元件的霍尔系数。若该材料单位体积内自由电荷的个数为,每个自由电荷所带的电荷量为,根据你所学过的物理知识,判断下列说法正确的是( )
A. 霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势
B. 式中霍尔系数可表示为
C. 霍尔系数的单位是
D. 公式中的指元件上下表面间的距离
7. 某实验小组成员用双缝干涉实验装置测量光的波长,实验装置简化示意图如图甲所示,为单缝,、为双缝,屏上点处为一条亮条纹。随后又根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置,如图乙所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间,材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上,就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是( )
A. 如图甲,实验时单缝偏离光轴向下微微移动,原来点处的干涉条纹向下移动
B. 如图乙,仅温度升高,若干涉条纹向右移动,则材料Ⅰ膨胀程度大
C. 如图乙,仅换用频率更大单色光,干涉条纹将向左移动
D. 如图乙,材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
8. 在一次核反应中,铀核变成了氙核和锶核,同时放出若干中子。的比结合能约为,的比结合能约为,的比结合能约为,下列说法正确的是( )
A. 核反应出现质量亏损,质量数减少
B. 若把全部分解为核子,将吸收能量约
C. 该核反应中铀核结合能最大,原子核结合的最牢固
D. 核反应放出的能量约
9. 如图所示,发电机矩形线框匝数为,面积为,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为,线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动,转动周期为,线框输出端接有换向器。定值电阻、,理想变压器原副线圈的匝数比为,忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是( )
A. 安装了换向器,变压器副线圈没有电压
B. 线框转动一圈过程中,通过的电量为
C. 在和时间内,流过的电流方向相反
D. 发电机的输出功率为
10. 速度选择器是质谱仪的重要组成部分,用于剔除速度不同的粒子,从而提高检测精度。如图所示,两极板间有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,两板的长度和间距均足够大,虚线是电磁场的中心轴线。现有一束带负电的离子(不计重力)以的速度沿着虚线从左侧进入电磁场区域,其轨迹可能是( )
A. B. C. D.
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个选项是符合题目要求的,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分)
11. 有关下列四幅图描述,正确的是( )
A. 图1是黑体辐射的实验规律,图中
B. 图2中,在梁的自由端施力,梁发生弯曲,上表面应变片的电阻变大
C. 图3中,强磁体从带有裂缝的铝管中静止下落(不计空气阻力)可视为做自由落体运动
D. 图4中,电子感应加速器是通过感生电场来实现电子的加速
12. 如图甲所示是氢原子的能级图,图乙是研究光电效应的实验装置图。大量处于激发态的氢原子跃迁时,发出频率不同的光子,用此光束照射光电管电极。移动滑片,当电压表的示数为时,微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片和点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则( )
A. 此光束中能发生光电效应的光子共有2种
B. 要使微安表的示数恰好为零,滑片应由图示位置向端移动
C. 相同频率不同强度的光照射电极,只要能发生光电效应,遏止电压是相同的
D. 此光子束中从跃迁到的光子,其动量最小
13. 如图所示,两个位于和处的波源分别处在介质Ⅰ和Ⅱ中,是两介质的分界面,时刻两波源同时开始做简谐振动,沿轴正方向起振,沿轴负方向起振,振幅均为,分别产生沿轴相向传播的两列机械波。时介质Ⅰ的波恰好传到分界面,此时两波源都刚好第4次回到平衡位置,时,介质Ⅱ的波也刚好传到分界面。不计波传播过程的能量损失,则( )
A. 波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速之比为
B. 时刻处的质点第一次达到最大位移
C. 在内处的质点的路程为
D. 经过足够长时间后,在轴上区间共有9个振动加强点,有10个振动减弱点
非选择题部分
三、非选择题(本题共5小题,共58分)
14.
(1)图甲为某学习小组做“探究求合力的方法”实验,图乙是其在白纸上根据实验结果画出的图。
①为了准确得到合力与分力的关系,要采用作力的________(填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力;
②某次实验中弹簧测力计的示数如图丙所示,则拉力的大小为_________;
③下列有关该实验的说法中,正确的是________;
A.该实验弹簧测力计使用前要竖直悬挂调零
B.弹簧测力计的外壳与白纸之间有摩擦,对实验误差没有影响
C.图乙中力沿图甲中延长线方向
D.只有一个弹簧测力计无法完成该实验
(2)该学习小组继续用如图丁所示的实验装置来做“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验。
①为消除阻力对实验的影响,某同学操作如下:将小车静止放在水平长木板上,把长木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图戊所示,直到小车带着纸带由静止开始沿长木板向下滑动,即认为刚好补偿阻力完毕。该同学补偿阻力的操作________(选填“正确”或“不正确”);
②实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码的质量远小于小车的质量;
③如果该同学已经按照①中的操作补偿阻力,在小车质量不变时,通过改变钩码的质量,得到的图像是________;
A. B. C. D.
④每得到一条纸带,分析其数据,可在图像上做出________个点(选填“1”或“多”)。
15.
(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻,滑动变阻器应________(填“远大于”或“远小于”);
实验步骤如下:
①实验时,先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使得的示数为;
②保持的阻值不变,再闭合,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的示数如图乙所示,则的内阻为________;
根据实验方案可知:该实验中的内阻测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变、的阻值,________,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势_______V,内阻 ______(结果均保留2位小数),本实验中电表内阻对电源内阻的测量________(填“有”或“没有”)影响。
16. 如图所示,导热性良好的圆柱形气缸竖直悬挂于天花板,用横截面积为,质量的光滑活塞封闭一定质量的理想气体,活塞下悬挂质量为的重物,此时活塞处在距气缸上底面0.3m的A处(图中未标注),环境温度为。随着环境温度升高,活塞缓慢移动到距离气缸上底面0.36m的B处(图中未标注)。已知大气压为,忽略大气压的变化,则:
(1)求活塞在B处时环境温度;
(2)活塞从A处到B处过程中气体分子平均动能________(选填“变大”,“变小”,或“不变”),气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数________(选填“变大”,“变小”,或“不变”)。
(3)活塞从A处到B处的过程中气体内能增加了,求此过程中气体从外界吸收的热量;
17. 如图所示,固定在竖直面上的两个光滑半圆形轨道I、II和长为,动摩擦因数为的水平粗糙地面相连,点正上方存在一个固定的挡板,小球碰到挡板后以原速率的反弹。两个半圆形轨道的半径分别为、,轨道最高点的切线恰好水平。轨道I左侧有一个弹性水平发射装置,质量为的小球被弹出后恰好过点(即不发生脱轨)。点右侧紧挨着两辆相互紧靠(但不粘连)、质量均为的摆渡车、,摆渡车长均为,与物块之间的动摩擦因数均为,与地面的摩擦可忽略,小球可视为质点,取,求:
(1)小球刚到达轨道I的顶端,即将进入轨道II时,轨道I对小球的压力大小;
(2)弹射过程中发射装置对小球做的功;
(3)小球最终停在上的位置;
(4)若没有弹性挡板,求摆渡车的最终速度大小及小球在摆渡车、上滑行时产生的总热量。
18. 如图所示,两个金属轮、,可绕各自中心固定的光滑金属细轴和转动。金属轮由3根金属辐条和金属环组成,每根辐条长均为、电阻均为。金属轮由1根金属辐条和金属环组成,辐条长为、电阻为。半径为的绝缘圆盘与同轴且固定在一起。用轻绳一端固定在边缘上,在上绕足够匝数后(忽略的半径变化),悬挂一质量为的重物。当下落时,通过细绳带动和绕轴转动。转动过程中,、保持接触且无相对滑动,辐条与各自细轴之间导电良好。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向垂直金属轮平面向里。轮的轴及轮的轴分别引出导线与两平行足够长的光滑水平金属导轨连接,导轨、处断开,金属导轨的间距为。两导轨之间的左侧串联了开关与电阻,电容器与单刀双掷开关串联,可以通过或与导轨相连,虚线右侧存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小也为,导轨上有质量为,长度也为、电阻为的金属棒,除题中所给电阻外不计其他电阻。
(1)当、都断开,重物下落时,比较与哪个点的电势高;
(2)闭合、断开,重物下落速度为时,求与两点之间电势差;
(3)闭合、断开,重物下落过程中,通过电阻的电量;
(4)闭合、先打向,充电稳定后再打向,待金属棒运动稳定时,求金属棒的速度。
19. 托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器,将容器简化为如图甲所示的足够长的空心圆柱,其半径为,为空心圆柱的中心轴。圆柱内部以半径为的圆为边界分成两部分磁场,侧视图如图乙所示,外环分布有垂直纸面向外磁感应强度为的匀强磁场;内环分布有逆时针的环形磁场,磁感应强度大小处处相等且大小为。在点设置一原子核发射装置,可发射电荷量为、质量为的氘核与电荷量为、质量为的氚核,原子核发射时速度方向如图乙中所示沿半径向外,除碰撞外,忽略粒子间的相互作用。
(1)若两个动量大小均为,方向相反的氘核与氚核对心碰撞发生核聚变,生成一个质量为的氦核和质量为的中子,碰后氦核的速度为,求该过程释放的核能;
(2)氚核发射速度,需要经过多长时间氚核第一次回到点同一条轴线上的点;
(3)假设原子核发射装置只持续稳定发射速度为的氚核粒子,粒子稳定后,轴向单位长度内有个氚核,求圆柱形容器内沿轴线方向的等效电流。
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