精品解析：上海市黄浦区2025-2026学年高三上学期期终调研测试物理试卷

黄浦区2025学年度第一学期高三年级期终调研测试 物理试卷 （完卷时间：60分钟 满分：100分） 特别提示： 1．本试卷标注“多选”的试题，应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只有一个正确选项。 2．在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 3．除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取9.8m/s2。 一、温度测量工具 2025年上海夏季长达160天，位列徐家汇气象观测站建站以来夏季长度排行榜第二。 1. 下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A. 布朗运动中可直接观察到液体分子在做无规则运动 B. 两个分子间距离小于数量级时，分子间只存在斥力 C. 一定质量的水蒸气在高温和低温时，高温分布的分子速率分布范围更大 D. 一定质量水蒸气在高温和低温时，高温分布的分子速率分布曲线下的面积更大 2. 小悟利用温度敏感光纤测量物体温度的变化，原理如图所示。起偏器与检偏器的偏振方向相同，使一束偏振光射入光纤，由于被测物体辐射温度的变化，光纤的光学性质发生变化，从而改变偏振光的偏振方向，光接收器接收到的光强度也随之变化。当光接收器接收到的光强度越小，到达检偏器的光的偏振方向与检偏器的偏振方向之间的夹角________，温度变化量________。 A. 越大，越大 B. 越小，越大 C. 越大，越小 D. 越小，越小 3. 如图为小理自制温度计，由导热容器瓶、橡皮塞和一根横截面积为S且印有刻度的“ㄱ”形细玻璃管组成，管的一端穿过橡皮塞插入容器瓶内，另一端和外界连通。管的水平部分内装有一小段有色水柱。容器瓶和细玻璃管内封闭一定质量的空气（可视为理想气体），当环境温度变化时，水柱将移动。已知环境温度为时，水柱右侧恰好对准刻度线A，A刻度右侧细玻璃管和容器瓶内气体的总体积为。 （1）计算并说明间温度刻度是否均匀分布； （2）有何方法可以提高该温度计的灵敏度？ 二、霓与虹 雨后的霓与虹相伴而生，外圈的霓总比内圈的虹淡一些。这源于阳光在水滴中的反射次数不同：虹是由两次折射与一次反射形成，霓则是由两次折射与两次反射形成，多一次反射便造就了这光的幻影。 4. 利用三棱镜观察太阳光（含有红外线、可见光和紫外线）的色散现象。小悟观察到的可见光照射到如图的范围内，则（　　） A. A处温度升高最快 B. E处温度升高最快 C. B处光线比D处光线更容易发生全反射 D. B处光线与D处光线射向同一狭缝，B处光线的衍射现象更明显 5. 如图是虹形成的简化示意图，若水滴是球形的，光线a、b分别代表两条出射的单色光。将单色光a、b分别射向同一双缝干涉实验装置，单色光________的干涉条纹间距更大。测得太阳光的入射角为，光线b第一次折射偏折的角度为，则光线b在水滴中的折射率为________。（保留2位有效数字） 6. 用简化示意图表示“霓”与“虹”的产生原理，图中虚线或实线代表红光或紫光。图（b）表示________的产生原理，“霓”与“虹”的色彩序列是________的（选填“相同”或“相反”）。 三、斜面 战国时期《墨子》中叙述了斜面与其省力的原理。斜面也是古希腊人提出的六种简单机械中的一种，《Mathematical Collection》中尝试解析斜面上重物的平衡问题。 7. 下列物理学史中，说法正确的是（　　） A. 爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学 B. 牛顿提出了万有引力定律并测量出了引力常量G C. 伽利略通过斜面实验得出了力是维持物体运动状态的原因 D. 杨振宁与李政道因共同提出弱相互作用中宇称不守恒理论获得诺贝尔物理学奖 8. 带电小球在匀强磁场中沿固定且足够长的绝缘斜面，由静止下滑时，小球可能离开斜面的情形是（　　） A. B. C. D. 9. 《墨子》中记载了利用前低后高的斜面车来提升重物。如图所示，轻绳一端固定，另一端系在重物上，斜面光滑。现向左推车使重物沿斜面缓慢上升，直至轻绳与斜面平行的过程中，重物所受（　　） A. 支持力逐渐减小 B. 支持力逐渐增大 C. 拉力逐渐增大 D. 拉力先减小后增大 10. 如图（a）所示，材质相同的水平面与斜面均绝缘，两者与物体间的动摩擦因数也相同。一个带电荷量为q、质量为m的物体，从A点静止释放，沿斜面下滑运动至D点静止，忽略物体在B处碰撞所导致的机械能损失。当空间加上方向竖直向下的匀强电场如图（b）所示，再次让该物体从A点静止释放，沿斜面下滑运动至点静止，则（　　） A. 点与D点重合 B. 点在D点左侧 C. 若物体带负电，点在D点的右侧 D. 若物体带正电，点在D点的右侧 11. 物体开始时静止在斜面上，时刻起所受合力F随时间t的变化如图所示。8秒末，物体动量的大小为________。 12. 小悟设计了如图（a）所示的实验装置测量木块与木板间的动摩擦因数。让木块从倾角为的木板上的A点静止释放，位移传感器测得距离x随时间t变化的图像如图（b）。则木块加速度a的大小为________，动摩擦因数为________。（均保留2位有效数字） 13. 小理从倾角为的斜面上方，以大小为的水平速度抛出小钢球，小钢球在空中运动时间t后恰好垂直击中斜面。则地球的质量为________。（已知引力常量G，地球的半径R） 14. 如图所示，直角三角形ABC位于竖直平面内，BC边水平，，AC边光滑且绝缘，长度为2L。在BC的中点O处固定一电荷量为Q的正点电荷，一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，从A点沿AC下滑，运动到斜边上的垂足D时速率为v（已知重力加速度g）。 （1）小球运动的过程中，保持守恒的是（ ） A．动能与电势能之和 B．动能与重力势能之和 C．重力势能与电势能之和 D．动能、电势能与重力势能之和 （2）小球运动到C点时的速率为________。 15. 如图（a）所示，在光滑斜面下端安装一力传感器，斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端固定在力传感器上。将滑块沿斜面下压，一段距离后释放，滑块将在光滑斜面上做往复运动，测得的图像如图（b）。 （1）滑块的周期和振幅分别为（ ） A．， B．， C．， D．， （2）（论证）证明滑块近似做简谐运动______。 四、LED灯 发光二极管（LED）是继油灯、白炽灯和荧光灯之后照明技术的又一次突破。蓝色发光二极管的诞生使得白光LED成为可能，其能源效率达到白炽灯的20倍，使用寿命超过10万小时。 16. 小悟将家中的8盏白炽灯替换为同样数量的5W LED灯，每年节省的电费约为________。（每盏灯日照明时间约6h，电费0.62元/kW∙h） A. 4元 B. 40元 C. 400元 D. 4000元 17. 在宇宙飞船上安装一盏LED灯，它每隔一定时间亮一次。 （1）飞船上的人测得两次亮灯的时间间隔为；地球上的人测得两次亮灯的时间间隔为。则与的关系是（ ） A． B． C． （2）地球上人通过观测发现，LED灯的光谱存在向波长增大方向移动的“红移现象”，这表明飞船与地球间的距离正在逐渐________。 18. 如图所示的LC振荡电路中，电容器C右侧放置一个用导线与LED灯连接成的闭合回路。先将单刀双掷开关置于接线柱a，使电容器充满电。再将开关置于接线柱b的瞬间，LED灯发光，此时通过电感器L的电流变化率（　　） A. 最小 B. 最大 C. 为零 19. 小理将动感单车改装为如图（a）所示的旋转电枢式发电机，骑行时线圈在磁铁间的匀强磁场中转动，产生交流电。如图（b）所示，某次匀速骑行时，穿过线圈的磁通量满足，线圈匝数为100，保护电阻R的阻值为1kΩ，灵敏电流计G的内阻不计。则线圈中产生的感应电动势随时间变化的关系式为e=________V。若骑行速度减半，线圈的内阻不计，则感应电流的有效值为________mA（保留2位有效数字）。 20. 如图（a），将一LED气嘴灯沿车轮半径方向安装在自行车的前轮上，气嘴灯的下端固定在车轮内圈，气嘴灯的大小远小于车轮的半径。气嘴灯内固定有一内壁光滑的感应装置，装置A端通过劲度系数为k的轻弹簧连接质量为m的重物，弹簧与重物均套在固定的光滑杆上，重物可沿杆滑动。重物下端有触点C，装置B端有触点D，两触点大小不计，接触时LED灯发光。当B端朝下竖直静置时，触点C、D间的距离为。现将自行车如图（b）所示竖直倒放在地面上，研究前轮旋转时的LED发光情况。（已知前轮的内径R，重力加速度g） （1）当气嘴灯转动到最低点时，线速度的大小为，求此时重物对B端的弹力； （2）为使LED灯能一直发光，求前轮匀速转动的最小角速度大小。 21. 如图（a）所示，将LED灯、电阻R和电动势为E、内阻为零的电源串联连接。该LED灯的伏安特性如图（b）所示，当灯两端的电压小于时，电流为零；当灯两端的电压时，灯两端的电压不随电流变化而变化。 （1）电动势E为5.0V，需利用电阻将LED灯的电流限制在24mA，求电阻R的阻值； （2）将电源替换为一个可变电源，其所提供的电压U随时间t线性上升后垂直下降，如图（c）所示，周期为40ms，施加电压的最大值为5.0V。求： ①LED灯首次点亮的时刻； ②画出两个周期内通过LED灯的电流I随时间t变化的图像，并在坐标轴上标出相应数值； ③40ms内LED灯的平均电功率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 黄浦区2025学年度第一学期高三年级期终调研测试 物理试卷 （完卷时间：60分钟 满分：100分） 特别提示： 1．本试卷标注“多选”的试题，应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只有一个正确选项。 2．在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 3．除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取9.8m/s2。 一、温度测量工具 2025年上海夏季长达160天，位列徐家汇气象观测站建站以来夏季长度排行榜第二。 1. 下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A. 布朗运动中可直接观察到液体分子在做无规则运动 B. 两个分子间距离小于数量级时，分子间只存在斥力 C. 一定质量的水蒸气在高温和低温时，高温分布的分子速率分布范围更大 D. 一定质量的水蒸气在高温和低温时，高温分布的分子速率分布曲线下的面积更大 2. 小悟利用温度敏感光纤测量物体温度的变化，原理如图所示。起偏器与检偏器的偏振方向相同，使一束偏振光射入光纤，由于被测物体辐射温度的变化，光纤的光学性质发生变化，从而改变偏振光的偏振方向，光接收器接收到的光强度也随之变化。当光接收器接收到的光强度越小，到达检偏器的光的偏振方向与检偏器的偏振方向之间的夹角________，温度变化量________。 A. 越大，越大 B. 越小，越大 C. 越大，越小 D. 越小，越小 3. 如图为小理自制的温度计，由导热容器瓶、橡皮塞和一根横截面积为S且印有刻度的“ㄱ”形细玻璃管组成，管的一端穿过橡皮塞插入容器瓶内，另一端和外界连通。管的水平部分内装有一小段有色水柱。容器瓶和细玻璃管内封闭一定质量的空气（可视为理想气体），当环境温度变化时，水柱将移动。已知环境温度为时，水柱右侧恰好对准刻度线A，A刻度右侧细玻璃管和容器瓶内气体的总体积为。 （1）计算并说明间的温度刻度是否均匀分布； （2）有何方法可以提高该温度计的灵敏度？ 【答案】1. C 2. A 3. （1）见解析（2）见解析 【解析】 1题详解】 A．布朗运动中可直接观察到的是悬浮在液体中的颗粒的无规则运动，液体分子的无规则运动无法直接观察，故A错误； B．两个分子间距离小于数量级时，分子间同时存在引力和斥力，此时斥力大于引力，分子间的作用力表现为斥力，并非分子间只存在斥力，故B错误； C．在高温时，分子的平均速率较大，速率大的分子比例较多，分布曲线的峰值会向速率大的方向移动，速率的分布范围增大，整个曲线将变得较为平坦，故C正确； D．对于一定质量的水蒸气，其分子运动速率低温分布图像和高温分布图像与坐标轴所围的面积相等，等于1，故D错误。 故选C。 【2题详解】 起偏器与检偏器的偏振方向相同，温度变化导致光纤光学性质改变，使偏振光的偏振方向发生改变。温度变化量越大，光纤的光学性质变化越显著，使得到达检偏器的光的偏振方向与检偏器的偏振方向之间的夹角越大，透过检偏器的光强度就会越小，所以光接收器接收到的光强度越小。 故选A。 【3题详解】 （1）当环境温度变化时，气体内部压强不变，根据盖·吕萨克定律，则任意温度下的气体体积为 则有 设水柱移动距离为，有 联立解得 水柱移动距离与温度成线性关系，因此间的温度刻度是均匀分布的。 （2）温度计的灵敏度是指单位温度变化引起的有色水柱移动距离的变化率，即 提高温度计的灵敏度，即指温度微小变化时，有色水柱移动的程度更加明显，即增大的值，可以使用横截面积更小的玻璃管，或使用容积更大的容器瓶。 二、霓与虹 雨后的霓与虹相伴而生，外圈的霓总比内圈的虹淡一些。这源于阳光在水滴中的反射次数不同：虹是由两次折射与一次反射形成，霓则是由两次折射与两次反射形成，多一次反射便造就了这光的幻影。 4. 利用三棱镜观察太阳光（含有红外线、可见光和紫外线）的色散现象。小悟观察到的可见光照射到如图的范围内，则（　　） A. A处温度升高最快 B. E处温度升高最快 C. B处光线比D处光线更容易发生全反射 D. B处光线与D处光线射向同一狭缝，B处光线的衍射现象更明显 5. 如图是虹形成的简化示意图，若水滴是球形的，光线a、b分别代表两条出射的单色光。将单色光a、b分别射向同一双缝干涉实验装置，单色光________的干涉条纹间距更大。测得太阳光的入射角为，光线b第一次折射偏折的角度为，则光线b在水滴中的折射率为________。（保留2位有效数字） 6. 用简化示意图表示“霓”与“虹”的产生原理，图中虚线或实线代表红光或紫光。图（b）表示________的产生原理，“霓”与“虹”的色彩序列是________的（选填“相同”或“相反”）。 【答案】4. AD 5. ①. b ②. 1.3 6. ①. 霓 ②. 相反 【解析】 【4题详解】 AB．根据题图可知，光线在A处的折射角最大，E处的折射角最小，根据折射定律可知，五处位置中，三棱镜对A处光线的折射率最小，则A处光线的频率最小，波长最大，A处为红外线，用温度计测量图中五处位置的温度，发现A处温度升高最快，故A正确，B错误； C．三棱镜对B处光线的折射率小于三棱镜对D处光线的折射率，根据全反射临界角公式可知，D处光线比B处光线更容易发生全反射，故C错误； D．由C选项分析可知，三棱镜对B处光线的折射率小于三棱镜对D处光线的折射率，所以B处光线的波长更长，B处光线与D处光线射向同一狭缝，B处光线的衍射现象更明显，故D正确。 故选AD。 【5题详解】 [1]由图可知，水滴对b光的偏折程度较小，即b光的折射率较小，频率较小，波长较大，根据可知，干涉条纹间距更大； [2]根据折射定律可得 【6题详解】 [1]由图（b）可知，光在水滴中经历了两次折射与两次反射，所以是“霓”的产生原理； [2]由两图可知，两图均为实线光线偏转大，为紫光，则霓与虹顺序刚好相反，由图可知实线所在位置正好相反，所以“霓”与“虹”的色彩序列是相反的。 三、斜面 战国时期《墨子》中叙述了斜面与其省力的原理。斜面也是古希腊人提出的六种简单机械中的一种，《Mathematical Collection》中尝试解析斜面上重物的平衡问题。 7. 下列物理学史中，说法正确的是（　　） A. 爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学 B. 牛顿提出了万有引力定律并测量出了引力常量G C. 伽利略通过斜面实验得出了力是维持物体运动状态的原因 D. 杨振宁与李政道因共同提出弱相互作用中宇称不守恒理论获得诺贝尔物理学奖 8. 带电小球在匀强磁场中沿固定且足够长的绝缘斜面，由静止下滑时，小球可能离开斜面的情形是（　　） A. B. C. D. 9. 《墨子》中记载了利用前低后高的斜面车来提升重物。如图所示，轻绳一端固定，另一端系在重物上，斜面光滑。现向左推车使重物沿斜面缓慢上升，直至轻绳与斜面平行的过程中，重物所受（　　） A. 支持力逐渐减小 B. 支持力逐渐增大 C. 拉力逐渐增大 D. 拉力先减小后增大 10. 如图（a）所示，材质相同的水平面与斜面均绝缘，两者与物体间的动摩擦因数也相同。一个带电荷量为q、质量为m的物体，从A点静止释放，沿斜面下滑运动至D点静止，忽略物体在B处碰撞所导致的机械能损失。当空间加上方向竖直向下的匀强电场如图（b）所示，再次让该物体从A点静止释放，沿斜面下滑运动至点静止，则（　　） A. 点与D点重合 B. 点在D点的左侧 C. 若物体带负电，点在D点的右侧 D. 若物体带正电，点在D点的右侧 11. 物体开始时静止在斜面上，时刻起所受合力F随时间t的变化如图所示。8秒末，物体动量的大小为________。 12. 小悟设计了如图（a）所示的实验装置测量木块与木板间的动摩擦因数。让木块从倾角为的木板上的A点静止释放，位移传感器测得距离x随时间t变化的图像如图（b）。则木块加速度a的大小为________，动摩擦因数为________。（均保留2位有效数字） 13. 小理从倾角为的斜面上方，以大小为的水平速度抛出小钢球，小钢球在空中运动时间t后恰好垂直击中斜面。则地球的质量为________。（已知引力常量G，地球的半径R） 14. 如图所示，直角三角形ABC位于竖直平面内，BC边水平，，AC边光滑且绝缘，长度为2L。在BC的中点O处固定一电荷量为Q的正点电荷，一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，从A点沿AC下滑，运动到斜边上的垂足D时速率为v（已知重力加速度g）。 （1）小球运动的过程中，保持守恒的是（ ） A．动能与电势能之和 B．动能与重力势能之和 C．重力势能与电势能之和 D．动能、电势能与重力势能之和 （2）小球运动到C点时的速率为________。 15. 如图（a）所示，在光滑斜面下端安装一力传感器，斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端固定在力传感器上。将滑块沿斜面下压，一段距离后释放，滑块将在光滑斜面上做往复运动，测得的图像如图（b）。 （1）滑块的周期和振幅分别为（ ） A．， B．， C．， D．， （2）（论证）证明滑块近似做简谐运动______。 【答案】7. D 8. C 9. B 10. A 11. 20 12. ①. 1.0 ②. 0.46 13. 14. ①. D ②. 15. ①. A ②. 见解析 【解析】 【7题详解】 A．爱因斯坦的相对论并没有否定牛顿力学理论，牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，经典力学适用于宏观、低速运动的物体，相对论适用于宏观物体的高速运动问题，故A错误； B．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什通过实验测出了引力常量G，故B错误； C．伽利略通过理想斜面实验否定了“力是维持物体运动状态的原因”这个结论，得出“力不是维持物体运动状态的原因”的结论，故C错误； D．杨振宁与李政道因共同提出弱相互作用中宇称不守恒理论获得诺贝尔物理学奖，故D正确。 故选D 【8题详解】 AB．小球所受电场力与小球的运动无关，则小球由静止下滑时，小球所受重力与电场力的合力竖直向下，所以小球不可能离开斜面，故AB错误； C．小球带负电，根据左手定则可知，小球受到垂直斜面向上的洛伦兹力，根据可知，垂直斜面向上的洛伦兹力逐渐增大，则小球可能离开斜面，故C正确； D．小球带正电，根据左手定则可知，小球受到垂直斜面向下洛伦兹力，根据可知，垂直斜面向下的洛伦兹力逐渐增大，则小球不可能离开斜面，故D错误。 故选C。 【9题详解】 先对重物进行受力分析，重力、斜面对重物的支持力N、绳子拉力T，如图所示 由图可知，重物受到的斜面支持力N一直增大，重物受到的轻绳拉力T一直减小。 故选B。 【10题详解】 设物体的质量为m，电量为q，电场强度大小为E，斜面的倾角为θ，动摩擦因数为μ。根据动能定理得，不加电场时 加电场时 将两式对比得到 则D'点一定与D点重合。 故选A。 【11题详解】 根据可知，图线与坐标轴所围面积表示冲量，所以内合力的冲量大小为 根据动量定理可得 则8秒末，物体动量大小为 【12题详解】 [1]由图可知，木块在第一个0.2s内的位移大小为；木块在第二个0.2s内的位移大小为；木块在第三个0.2s内的位移大小为。根据逐差相等公式可得 其中， 解得 [2]根据牛顿第二定律可得 解得 【13题详解】 设地球的质量为，小钢球的质量为，小钢球恰好垂直击中斜面时，速度分解如图 由几何知识有 可得 根据万有引力等于重力可得 可得 【14题详解】 （1）[1]小球受重力、支持力和电场力，支持力不做功，只有重力和电场力做功，故在运动过程小球的机械能和电势能之和保持不变，即动能、电势能、重力势能三者之和不变。 故选D。 （2）[2]由几何关系可知，D点和C点到点电荷的距离相等，即小球在两点时的电势能相等，根据动能定理可得 其中， 解得 【15题详解】 （1）[1]由题图可以看出简谐运动的周期跟作用力F的周期一样为0.4s；振子振动的回复力与位移成正比，即，振幅为 故选A。 （2）[2]设斜面的倾角为，对滑块受力分析，由平衡条件可得 假设在运动过程中，任意时刻滑块相对平衡位置的位移为，则滑块受到的回复力为 并且回复力的方向与位移方向相反，即 得证滑块的振动是简谐运动。 四、LED灯 发光二极管（LED）是继油灯、白炽灯和荧光灯之后照明技术的又一次突破。蓝色发光二极管的诞生使得白光LED成为可能，其能源效率达到白炽灯的20倍，使用寿命超过10万小时。 16. 小悟将家中的8盏白炽灯替换为同样数量的5W LED灯，每年节省的电费约为________。（每盏灯日照明时间约6h，电费0.62元/kW∙h） A. 4元 B. 40元 C. 400元 D. 4000元 17. 在宇宙飞船上安装一盏LED灯，它每隔一定时间亮一次。 （1）飞船上的人测得两次亮灯的时间间隔为；地球上的人测得两次亮灯的时间间隔为。则与的关系是（ ） A． B． C． （2）地球上的人通过观测发现，LED灯的光谱存在向波长增大方向移动的“红移现象”，这表明飞船与地球间的距离正在逐渐________。 18. 如图所示的LC振荡电路中，电容器C右侧放置一个用导线与LED灯连接成的闭合回路。先将单刀双掷开关置于接线柱a，使电容器充满电。再将开关置于接线柱b的瞬间，LED灯发光，此时通过电感器L的电流变化率（　　） A. 最小 B. 最大 C. 为零 19. 小理将动感单车改装为如图（a）所示的旋转电枢式发电机，骑行时线圈在磁铁间的匀强磁场中转动，产生交流电。如图（b）所示，某次匀速骑行时，穿过线圈的磁通量满足，线圈匝数为100，保护电阻R的阻值为1kΩ，灵敏电流计G的内阻不计。则线圈中产生的感应电动势随时间变化的关系式为e=________V。若骑行速度减半，线圈的内阻不计，则感应电流的有效值为________mA（保留2位有效数字）。 20. 如图（a），将一LED气嘴灯沿车轮半径方向安装在自行车的前轮上，气嘴灯的下端固定在车轮内圈，气嘴灯的大小远小于车轮的半径。气嘴灯内固定有一内壁光滑的感应装置，装置A端通过劲度系数为k的轻弹簧连接质量为m的重物，弹簧与重物均套在固定的光滑杆上，重物可沿杆滑动。重物下端有触点C，装置B端有触点D，两触点大小不计，接触时LED灯发光。当B端朝下竖直静置时，触点C、D间的距离为。现将自行车如图（b）所示竖直倒放在地面上，研究前轮旋转时的LED发光情况。（已知前轮的内径R，重力加速度g） （1）当气嘴灯转动到最低点时，线速度的大小为，求此时重物对B端的弹力； （2）为使LED灯能一直发光，求前轮匀速转动的最小角速度大小。 21. 如图（a）所示，将LED灯、电阻R和电动势为E、内阻为零的电源串联连接。该LED灯的伏安特性如图（b）所示，当灯两端的电压小于时，电流为零；当灯两端的电压时，灯两端的电压不随电流变化而变化。 （1）电动势E为5.0V，需利用电阻将LED灯的电流限制在24mA，求电阻R的阻值； （2）将电源替换为一个可变电源，其所提供的电压U随时间t线性上升后垂直下降，如图（c）所示，周期为40ms，施加电压的最大值为5.0V。求： ①LED灯首次点亮时刻； ②画出两个周期内通过LED灯的电流I随时间t变化的图像，并在坐标轴上标出相应数值； ③40ms内LED灯的平均电功率。 【答案】16. C 17. ①. A ②. 远离 18. B 19. ①. ②. 8.9 20. （1）大小为mg，方向竖直向下；（2） 21. （1）；（2）①；②；③ 【解析】 【16题详解】 8盏40W白炽灯，每年电费 8盏5WLED灯，每年电费 可节约 故选C。 【17题详解】 （1）[1]根据爱因斯坦相对论的“时间延缓效应”可知，地球上的人测得两次亮灯的时间间隔较大，即 故选A。 （2）[2]根据多普勒原理可知，当波源与接收者相对靠近时，接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与接收者相对远离时，接收到的频率小于波源发出的频率，“红移现象”是指接收到的波长增大，即频率减小说明该飞船正在逐渐远离地球。 【18题详解】 开关打到b瞬间，通过电感的电流最小，电流变化率最大。 故选B。 【19题详解】 [1]由题意可知， 则感应电动势的最大值为 初始时刻，磁通量最小，线圈位于垂直中性面位置，电动势最大。根据法拉第电磁感应定律 [2]感应电动势的最大值为 若骑行速度减半，即减半，所以此时感应电动势的最大值为 则有效值为 则感应电流的有效值为 【20题详解】 （1）重物静止时，弹簧弹力 在最低点时，弹簧形变量为 以重物为研究对象，根据牛顿第二定律 解得 根据牛顿第三定律可知，重物对B端的弹力大小为mg，方向竖直向下； （2）若气嘴灯运动到最高点时恰能发光，则 在最高点时，根据牛顿第二定律 解得 为使LED灯能一直发光，前轮匀速转动的最小角速度为。 【21题详解】 （1）根据欧姆定律可得 （2）①LED的电压为时点亮，首次点亮的时刻为 ②由以上分析可知14.4ms时，通过LED灯的电流开始从0增大，结合（1）中的计算可知，当电动势增大到5.0V时，LED灯的电流为24mA，所以通过LED灯的电流I随时间t变化的图像如图所示 ③根据可知，40ms内通过LED的电荷量可用图线与坐标轴所围面积来表示，即 平均电流为 平均电功率为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $