精品解析：山东省青州第一中学2025-2026学年高三上学期期末模拟（二）物理试题

高三普通部上学期期末模拟（二）物理 一、单选题（共8个题，每题3分） 1. 近年来，我国核电事业发展迅速，在建与商运核电机组总规模位居世界前列。核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。是反应堆中发生许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用、、分别表示、、核的质量，表示X粒子的质量，c为真空中的光速。下列说法正确的是（　　） A. X为电子 B. a=2 C. 原子核的比结合能比原子核的大 D. 上述核反应中放出的核能 2. 如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是（　　） A. 外界对气体做的功小于气体内能的增加 B. 气体温度升高，每个分子的动能都增大 C. 气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大 D. 气体压强增大的唯一原因是因为气体分子运动变得剧烈 3. 在光电效应实验中，用不同频率的光照射某金属，测得遏止电压与入射光频率v的关系图像如图甲所示。图乙为氢原子能级图，现用大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光照射该金属，其中从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为，电子电荷量为e、下列说法正确的是（　　） A. 普朗克常量 B. 该金属的逸出功为 C. 该金属的逸出功为10.2eV D. 氢原子辐射的光中，有4种能发生光电效应 4. 甲、乙两架无人机在地面上同时启动竖直上升，上升过程中的加速度随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 2t0时刻，甲、乙处于同一高度 B. 2t0时刻乙的速度是t0时刻甲速度的4倍 C. 0~2t0时间内，甲、乙之间的距离在t0时刻最大 D. 0~2t0时间内，甲、乙速度在t0时刻相差最大 5. 如图甲所示，窗户上的连杆通常被称为滑撑或铰链。它是一种连杆式活动链接装置，主要用于连接窗扇和窗框，使窗户能够顺利开启和关闭，它通常由滑轨、滑块、悬臂组成，示意图如图乙所示。水平悬臂通过转轴分别与竖直窗扇和滑块相连，窗扇可绕轴转动。现将窗扇打开，使窗扇与窗户垂直，此时悬臂与窗户之间的夹角为，若要求此时无论多大的风力均不能将窗扇关闭，则滑块与滑轨之间的动摩擦因数应满足的条件是（　　） A. B. C. D. 6. “奋进号”潮流能发电机组是世界上单台容量最大的潮流能发电机组，它的吊装如图所示，其核心部件是“水下大风车”，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某次涨潮期间，该区域海水的潮流速度是，流向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知海水密度为，假设这台水轮机能将此圆面内的潮流能转化为电能，则这台潮流能发电机发电的功率约为（　　） A. B. C. D. 7. 如图，O为等边三角形ABC的中心，D、E、F分别为三边的中点，在A、B、C、O四点固定四个点电荷（电性和电量已在图中标出）。取无限远处电势为0，下列说法正确的是（　　） A. F点的电场强度方向沿OF斜向右上 B. D、E两点的电场强度相同 C. D、E两点电势相等 D. O处电荷受到库仑力的合力为0 8. 如图甲所示，在波的传播方向上有A、B、C三点，其中，时刻开始观察到A、C两点处质点的振动情况分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 若向右传播，该波的波长为 B. 若向左传播，该波的波长为 C. 若振源位于点，起振方向向上，且（为波长），那么从振源起振开始计时，处质点第1次到达波峰需要 D. 若振源位于点，起振方向向下，且（为波长），那么从振源起振开始计时，处质点第1次到达波峰需要 二、多选题（共4个题，每题4分） 9. 正方体的上表面水平，沿其中心线放置一根通有恒定电流的长直导线，一闭合金属小圆环沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中圆环平面始终水平。下列说法正确的是（　　） A. 与c的磁感应强度大小相等，方向相反 B. 小圆环的圆心从ad边的中点竖直向上运动时，小圆环中无感应电流 C. 小圆环的圆心从移到过程中，穿过小圆环的磁通量先增加后减少 D. 小圆环的圆心从a移到与从移到c，小圆环的平均感应电动势相等 10. 如图所示，足够长的两平行光滑导轨电阻不计，导轨所在平面与水平面的夹角为θ，整个空间存在与导轨所在平面垂直的匀强磁场。导轨上部接有两个阻值相同的电阻，开关S断开。电阻不计的金属棒垂直导轨放置，与两导轨接触良好。现将棒从静止释放，下滑一段距离后闭合S，棒恰能匀速下滑，之后棒继续下滑相同的距离。关于下滑相等距离的两个阶段，下列说法正确的是（　　） A. 刚释放时棒的加速度与开关闭合前瞬间相等 B. 第一阶段用时大于第二阶段用时的2倍 C. 第一阶段通过金属棒的电荷量大于第二阶段的 D. 第一阶段回路产生的总焦耳热大于第二阶段的 11. 质量为的光滑半圆形凹槽静止在光滑水平地面上，在凹槽左侧与圆心等高处由静止释放一质量为、可视为质点的小球，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，如图甲中虚线所示。运动过程中小球的动能随时间变化图像如图乙所示，已知椭圆半长轴与半短轴之比为。下列说法正确的是（　　） A. 半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒 B. 小球质量与凹槽质量之比 C. 时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度垂直 D. 时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力 12. 如图所示，一弹性轻绳（绳的弹力与其伸长量成正比）左端固定在A点，自然长度等于AB。弹性绳跨过由固定轻杆固定的定滑轮连接一个质量为的小球，小球穿过竖直固定的杆，初始时弹性绳在一条水平线上，小球从点由静止释放，当滑到点时速度恰好为零，已知两点间距离为为的中点，小球在点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.4，弹性绳始终处在弹性限度内，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 对于由弹性绳和小球组成的系统，在阶段损失的机械能等于在阶段损失的机械能 B. 小球从到克服弹性绳弹力做功 C. 在点给小球一个竖直向上的速度小球恰好能回到点 D. 若只把小球质量变为，则小球从点由静止开始运动，到达点时的速度大小为 三、实验题 13. （1）用单摆测量重力加速度，图甲所示的各项实验操作中合理的是_______ A. 采用如图a所示的悬挂方式 B. 如图b，在小球摆到最高点时开始计时 C. 如图c，用竖直放置的直尺和三角板测量球心到悬点间距离，作为摆长 （2）采用如图乙所示的实验装置继续探究，取一根棉线从金属戒指中穿过，两端悬于细杆上。实验步骤如下： ①用刻度尺测得两个悬点距离为x，两悬点间棉线总长为s ②轻敲戒指使之在垂直于纸面的竖直平面内摆动，摆角小于5° ③记录摆动30个周期的总时间，计算周期数值。多次测量，得到周期的平均值T ④如图丙所示，选用游标卡尺测量爪_______（选填“A”或“B”）测量戒指为径。十分度游标卡尺上的示数如图丁所示，那么该戒指的内径d＝_______mm ⑤等效摆长L为_______ A. B. C. ⑥改变棉线长度，多次重复上述实验步骤 ⑦将数据绘制成T2—L图像，如图戊所示，请将图中数据点进行拟合_______（画在答题纸上） ⑧经计算得到重力加速度的测量值为_______m/s2（π2取9.87，保留3位有效数字） 14. 某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。 （1）图（a）中B______传感器； （2）实验测得的路端电压U与相应电流I的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势E＝______V，内阻r＝______； （3）该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到的U－I图线可能为图（c）中的______（选填“①”、“②”或“③”）； （4）该土豆电池______（选填“能”或“不能”）使一个“0.4V，28mW”的小电器正常工作。 四、解答题 15. 如图所示光屏竖直放置，一个半径为r的半圆形透明介质水平放置。一束光线由a、b两种频率的单色光组成。该光束与竖直方向成30°沿半径方向从圆周上的某点入射，此时光屏截取到三个光斑，分别位于P、Q、R位置，其中P为a光的光斑，Q为b光的光斑。若已知a光的折射率为，b光的折射率为1.5，真空中光速为c．求： （1）P、R之间的距离； （2）从光线进入介质开始计时，光线a和b到达光屏上P、Q点的时间差。 16. 如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸固定不动，A、B活塞的面积分别，，它们用一根长为、不可伸长的轻绳连接。B同时又与重物C用另一根轻绳相连，轻绳跨过两光滑定滑轮。已知A、B两活塞的质量分别为、。当活塞静止时，A、B间气体压强，A下方气体压强，A、B活塞间上、下段气柱长分别为2L、L，A下方气柱长为L，不计所有摩擦，且大气压强为标准大气压。B上方汽缸足够长。改变重物C的质量，当活塞再次静止时，A活塞上升L且与汽缸壁恰好不接触。求此时C的质量和A、B间轻绳的拉力大小。（，） 17. 如图所示，真空中有两垂直于纸面的水平挡板，板间距离为d，长为L。一电量为，质量为m的粒子，恰从下方挡板边缘以初速度入射，入射方向在纸面内、与水平挡板的夹角。粒子每次撞击挡板时电量不变，沿挡板方向的分速度大小减为一半、方向不变：垂直于挡板方向的分速度大小也减为一半、方向反向。粒子与挡板发生第1次撞击处的右方区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场。（不计粒子重力，，） （1）若粒子始终不与下挡板碰撞，则d应满足什么条件？ （2）若，求从粒子射入挡板区域到粒子与挡板发生第三次碰撞的时间； （3）若，该粒子没有飞出板间区域，求L的取值范围。 18. 如图甲，固定点O处悬挂长为L=3.5m的轻质细绳，末端拴接一个质量为m（未知）的小球，在O点正下方O'处固定一细钉。将细绳向左侧拉至水平位置，由静止释放小球，当细绳摆至竖直位置时，被细钉挡住，此后小球恰好能在竖直平面内做圆周运动。如图乙，O点下方的光滑水平面上放一凹槽，凹槽质量为M（未知），凹槽左右挡板内侧间的距离也为L，在凹槽右侧靠近挡板处放置一质量也为M的小物块，凹槽上表面与物块间的动摩擦因数μ=0.5。物块与凹槽一起以速度向左运动，将细绳向左侧拉至水平位置给小球一个向下的初速度当小球摆到最低点时刚好与凹槽左侧发生碰撞。小球被弹回，同时凹槽被弹回时速率为原速率的两倍。此后小球摆到O'右侧后无法做完整的圆周运动，而是在某位置脱离圆轨道做抛体运动，小球做抛体运动的轨迹与OO'所在直线交于E点（图中未画出）。已知小球与凹槽不发生二次碰撞，所有的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度求 （1）O'点到O点的距离； （2）小球和凹槽在轨道最低点相碰后，凹槽与物块达到共速时物块到右侧挡板距离； （3）E点到圆轨道最低点的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三普通部上学期期末模拟（二）物理 一、单选题（共8个题，每题3分） 1. 近年来，我国核电事业发展迅速，在建与商运核电机组总规模位居世界前列。核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用、、分别表示、、核的质量，表示X粒子的质量，c为真空中的光速。下列说法正确的是（　　） A. X为电子 B. a=2 C. 原子核比结合能比原子核的大 D. 上述核反应中放出的核能 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电荷数守恒，左右总电荷数 故X不带电，应为中子，故A错误； B．根据质量数守恒可得 解得，故B错误； C．生成核更稳定，则原子核的比结合能比原子核的小，故C错误； D．质量亏损为反应前总质量减去反应后总质量，则 根据质能方程 可得，故D正确。 故选D。 2. 如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是（　　） A. 外界对气体做的功小于气体内能的增加 B. 气体温度升高，每个分子的动能都增大 C. 气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大 D. 气体压强增大的唯一原因是因为气体分子运动变得剧烈 【答案】C 【解析】 【详解】A．车体会突然下沉挤压气囊，外界对气体做的功等于气体内能的增加，故A错误； B．气体温度升高，气体的平均动能增大，但是不一定每一个气体分子的动能都增大，故B错误； C．由于温度升高，分子平均速率增大，体积减小，分子密度增大，气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大，故C正确； D．气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，故D错误。 故选C 3. 在光电效应实验中，用不同频率的光照射某金属，测得遏止电压与入射光频率v的关系图像如图甲所示。图乙为氢原子能级图，现用大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光照射该金属，其中从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为，电子电荷量为e、下列说法正确的是（　　） A. 普朗克常量 B. 该金属的逸出功为 C. 该金属的逸出功为10.2eV D. 氢原子辐射的光中，有4种能发生光电效应 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程 结合遏止电压与入射光频率的关系图像，其斜率 故A错误； BC．从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为，根据，该光子能量 对于该金属，当入射光频率为时恰好发生光电效应，所以金属的逸出功 故B错误，C正确； D．大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光有种，根据能级差计算辐射光的频率，只有能量大于等于该金属逸出功的光才能发生光电效应，经计算只有种能发生光电效应，故D错误。 故选C。 4. 甲、乙两架无人机在地面上同时启动竖直上升，上升过程中的加速度随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 2t0时刻，甲、乙处于同一高度 B. 2t0时刻乙的速度是t0时刻甲速度的4倍 C. 0~2t0时间内，甲、乙之间的距离在t0时刻最大 D. 0~2t0时间内，甲、乙速度在t0时刻相差最大 【答案】D 【解析】 【详解】B．根据图像知，图像与坐标轴所围成的面积表示速度的变化量，起始时刻，两无人机速度均为零，0~2t0过程中乙图像面积为0~t0过程中甲图像面积的3倍，所以2t0时刻乙的速度是t0时刻甲速度的3倍，故B错误； D．t0时刻之前，乙的加速度大于甲的加速度，二者速度差距逐渐增大，t0~2t0之间，乙的加速度小于甲的加速度，二者速度差距逐渐减小，所以t0时刻二者速度相差最大，故D正确； AC．结合图像转图像，如图所示 在图像中，图像与坐标轴所围成的面积表示位移，可知2t0时刻，甲、乙不处于同一高度，甲、乙之间的距离一直增加，故AC错误。 故选D。 5. 如图甲所示，窗户上的连杆通常被称为滑撑或铰链。它是一种连杆式活动链接装置，主要用于连接窗扇和窗框，使窗户能够顺利开启和关闭，它通常由滑轨、滑块、悬臂组成，示意图如图乙所示。水平悬臂通过转轴分别与竖直窗扇和滑块相连，窗扇可绕轴转动。现将窗扇打开，使窗扇与窗户垂直，此时悬臂与窗户之间的夹角为，若要求此时无论多大的风力均不能将窗扇关闭，则滑块与滑轨之间的动摩擦因数应满足的条件是（　　） A B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设悬臂的推力为F，则悬臂对滑块的压力为 若要求此时无论多大的风均不能将窗扇关闭，则有 解得 故选D。 6. “奋进号”潮流能发电机组是世界上单台容量最大的潮流能发电机组，它的吊装如图所示，其核心部件是“水下大风车”，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某次涨潮期间，该区域海水的潮流速度是，流向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知海水密度为，假设这台水轮机能将此圆面内的潮流能转化为电能，则这台潮流能发电机发电的功率约为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】时间内圆面内的潮流能为 又 这台潮流能发电机发电的功率为 联立解得 故选B。 7. 如图，O为等边三角形ABC的中心，D、E、F分别为三边的中点，在A、B、C、O四点固定四个点电荷（电性和电量已在图中标出）。取无限远处电势为0，下列说法正确的是（　　） A. F点的电场强度方向沿OF斜向右上 B. D、E两点的电场强度相同 C. D、E两点的电势相等 D. O处电荷受到库仑力的合力为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题分析，可知两个正电荷在F点产生的电场强度相互抵消，两个负电荷在F点产生的电场强度方向相同，都由F指向O，故A错误； B．根据电场强度的叠加原理，可知D、E两点的电场强度大小相等，方向不相同，故B错误； C．取无限远处电势为0，由于D、E两点关于O点对称，且四个点电荷分布具有对称性，根据电势的叠加原理，D、E两点的电势相等，故C正确； D．对O处的-Q进行受力分析，可知受到A处+Q的库仑力方向沿OA方向；受到B处-Q的库仑力方向沿BO方向；受到C处+Q的库仑力方向沿OC方向，根据电场强度叠加原理，三个力的合力方向指向OF方向，大小不为0，故D错误。 故选C。 8. 如图甲所示，在波的传播方向上有A、B、C三点，其中，时刻开始观察到A、C两点处质点的振动情况分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 若向右传播，该波的波长为 B. 若向左传播，该波的波长为 C. 若振源位于点，起振方向向上，且（为波长），那么从振源起振开始计时，处质点第1次到达波峰需要 D. 若振源位于点，起振方向向下，且（为波长），那么从振源起振开始计时，处质点第1次到达波峰需要 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙、丙可得 当波向右传播时（n=0，1，2，3…） 解得（n=0，1，2，3…） 故A错误； B．当波向左传播时（n=0，1，2，3…） 解得（n=0，1，2，3…） 故B错误； C．由题意可得，波向左传播，又因为，所以 取，此时 设波从波源传播到B点所用时间为，则 若振源位于点，起振方向向上，B点起振后到第1次到达波峰所用时间为，则 那么从振源起振开始计时，处质点第1次到达波峰需要 故C正确； D．由题意可得，波向左传播，又因为，所以 取，此时 设波从波源传播到B点所用时间为，则 若振源位于点，起振方向向下，B点起振后到第1次到达波峰所用时间为，则 那么从振源起振开始计时，处质点第1次到达波峰需要 故D错误。 故选C。 二、多选题（共4个题，每题4分） 9. 正方体的上表面水平，沿其中心线放置一根通有恒定电流的长直导线，一闭合金属小圆环沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中圆环平面始终水平。下列说法正确的是（　　） A. 与c的磁感应强度大小相等，方向相反 B. 小圆环的圆心从ad边的中点竖直向上运动时，小圆环中无感应电流 C. 小圆环的圆心从移到过程中，穿过小圆环的磁通量先增加后减少 D. 小圆环的圆心从a移到与从移到c，小圆环的平均感应电动势相等 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据右手螺旋定则可知与c的磁感应强度大小相等，方向相反，故A正确； B．小圆环的圆心从ad边的中点竖直向上运动时，通过小圆环的磁通量始终为零，小圆环中无感应电流，故B正确； C．小圆环的圆心从移到过程中，当小圆环到达导线正下方时，磁通量为零。所以穿过小圆环的磁通量先减小后增大，故C错误； D．小圆环的圆心从a移到与从移到c的过程中磁通量的变化相同，时间不同，根据 可知小圆环的平均感应电动势不相等，故D错误。 故选AB。 10. 如图所示，足够长的两平行光滑导轨电阻不计，导轨所在平面与水平面的夹角为θ，整个空间存在与导轨所在平面垂直的匀强磁场。导轨上部接有两个阻值相同的电阻，开关S断开。电阻不计的金属棒垂直导轨放置，与两导轨接触良好。现将棒从静止释放，下滑一段距离后闭合S，棒恰能匀速下滑，之后棒继续下滑相同的距离。关于下滑相等距离的两个阶段，下列说法正确的是（　　） A. 刚释放时棒的加速度与开关闭合前瞬间相等 B. 第一阶段用时大于第二阶段用时的2倍 C. 第一阶段通过金属棒的电荷量大于第二阶段的 D. 第一阶段回路产生的总焦耳热大于第二阶段的 【答案】D 【解析】 【详解】A．刚释放时棒的加速度为 设导轨间距为l，开关闭合前瞬间，有， 闭合S，棒恰能匀速下滑，则， 联立解得，故A错误； B．设棒下滑相同的距离为d，第一阶段棒做加速度减小的加速运动，则 第二阶段做匀速运动，则 联立可得，故B错误； C．第一阶段通过金属棒的电荷量为 第二阶段通过金属棒的电荷量为 由此可知，故C错误； D．由以上分析可知，金属棒先做加速度减小的加速运动，闭合开关后做匀速运动，其v-t图像如图所示 则金属棒运动过程中安培力随位移变化的图像，如图所示 图线与坐标轴所围区域的面积表示克服安培力做的功，由图可知，第一阶段回路产生的总焦耳热为 第二阶段回路产生的总焦耳热为 所以，故D正确。 故选D。 11. 质量为的光滑半圆形凹槽静止在光滑水平地面上，在凹槽左侧与圆心等高处由静止释放一质量为、可视为质点的小球，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，如图甲中虚线所示。运动过程中小球的动能随时间变化图像如图乙所示，已知椭圆半长轴与半短轴之比为。下列说法正确的是（　　） A. 半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒 B. 小球质量与凹槽质量之比 C. 时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度垂直 D. 时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．小球向下运动过程中，在竖直方向分加速度方向先向下后向上，小球先处于失重后处于超重状态，可知，半圆形凹槽与小球组成的系统所受外力的合力不为0，即半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒，故A正确； B．令凹槽半径为R，根据图中所示半个椭圆可知，半长轴为R，则半短轴为，短轴为，即小球在水平方向的分位移 半圆形凹槽与小球组成的系统在水平方向动量守恒，则有 其中 解得 故B正确； C．根据图乙的对称性可知，时刻小球位于凹槽最低点，则时刻小球位于释放点与凹槽最低点之间的某一位置，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，轨迹的最低点即为凹槽的最低点，时刻小球受到凹槽的支持力方向指向凹槽圆心，速度方向沿半椭圆轨迹切线方向，可知，时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度方向不垂直，故C错误； D．结合上述可知，时刻小球位于凹槽最低点，小球相对于凹槽做圆周运动，小球在最低点相对于凹槽的速度方向水平向右，由于小球小球相对于凹槽做圆周运动，则小球在最低点沿半径方向的合力提供向心力，此时加速度方向竖直向上，则时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力，故D正确。 故选ABD。 12. 如图所示，一弹性轻绳（绳的弹力与其伸长量成正比）左端固定在A点，自然长度等于AB。弹性绳跨过由固定轻杆固定的定滑轮连接一个质量为的小球，小球穿过竖直固定的杆，初始时弹性绳在一条水平线上，小球从点由静止释放，当滑到点时速度恰好为零，已知两点间距离为为的中点，小球在点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.4，弹性绳始终处在弹性限度内，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 对于由弹性绳和小球组成的系统，在阶段损失的机械能等于在阶段损失的机械能 B. 小球从到克服弹性绳弹力做功 C. 在点给小球一个竖直向上的速度小球恰好能回到点 D. 若只把小球质量变为，则小球从点由静止开始运动，到达点时的速度大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当小球运动到某点点，弹性绳的伸长量是，小球受到如图所示的四个力作用 其中 将正交分解，则的水平分量为 小球水平方向平衡，则 又 的竖直分量为 由以上推导可知小球受到的摩擦力为恒力，则段与段摩擦力所做的功相同，则在段弹性绳和小球组成的系统机械能的减小量等于段弹性绳和小球组成的系统机械能的减小量，故A正确； B．小球从到，根据动能定理有 解得克服弹性绳弹力做功为 故B错误； C．对小球从运动到过程，应用动能定理得 若小球恰能从点回到点，应用动能定理得 联立求解得 故C错误； D．若只把小球质量变为，小球受到的摩擦力不变，小球从点由静止开始运动，到达点时根据动能定理有 解得小球到达点时的速度大小 故D正确。 故选AD。 三、实验题 13. （1）用单摆测量重力加速度，图甲所示的各项实验操作中合理的是_______ A. 采用如图a所示的悬挂方式 B. 如图b，在小球摆到最高点时开始计时 C. 如图c，用竖直放置的直尺和三角板测量球心到悬点间距离，作为摆长 （2）采用如图乙所示的实验装置继续探究，取一根棉线从金属戒指中穿过，两端悬于细杆上。实验步骤如下： ①用刻度尺测得两个悬点距离为x，两悬点间棉线总长为s ②轻敲戒指使之在垂直于纸面的竖直平面内摆动，摆角小于5° ③记录摆动30个周期的总时间，计算周期数值。多次测量，得到周期的平均值T ④如图丙所示，选用游标卡尺的测量爪_______（选填“A”或“B”）测量戒指为径。十分度游标卡尺上的示数如图丁所示，那么该戒指的内径d＝_______mm ⑤等效摆长L为_______ A. B. C. ⑥改变棉线长度，多次重复上述实验步骤 ⑦将数据绘制成T2—L图像，如图戊所示，请将图中数据点进行拟合_______（画在答题纸上） ⑧经计算得到重力加速度的测量值为_______m/s2（π2取9.87，保留3位有效数字） 【答案】（1）C （2） ①. B ②. 16.0 ③. C ④. ⑤. 9.86##9.87 【解析】 【小问1详解】 A．为防止实验过程摆长发生变化，单摆上端应固定，故A错误; B．如图b，在小球摆到最低点时开始计时，故B错误; C．如图c，用竖直放置的直尺和三角板测量球心到悬点间距离，作为摆长，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 [1]如图丙所示，选用游标卡尺的测量爪B测量戒指内径。 [2]十分度游标卡尺的精确度为0.1mm，该戒指的内径d = 16mm +0×0.1mm =16.0mm [3]等效摆长 故选C。 [4]拟合图线如图所示 [5]根据单摆周期公式 变形得 根据图像斜率可知 解得 14. 某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。 （1）图（a）中B为______传感器； （2）实验测得的路端电压U与相应电流I的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势E＝______V，内阻r＝______； （3）该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到的U－I图线可能为图（c）中的______（选填“①”、“②”或“③”）； （4）该土豆电池______（选填“能”或“不能”）使一个“0.4V，28mW”的小电器正常工作。 【答案】 ①. 电压 ②. 0.50 ③. 1429 ④. ③ ⑤. 不能 【解析】 【详解】（1）[1]A串联在电路中，测量电流，所以A是电流传感器；B与滑动变阻器并联，测量电压，所以B是电压传感器。 （2）[2][3]根据 U=E-Ir 可知，图像与纵轴交点表示电源的电动势，故 E=0.50V 图像的斜率表示内阻，则可知 （3）[4]根据电阻定律 可知，将铜片和锌片插入越深，横截面积越大，土豆的内阻越小。电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻，随电极插入的深度增大，电源电动势不变，电源内阻减小，故选③； （4）[5] “0.4V，28mW”的小电器正常工作的电流为 用电器的电阻为 将该用电器接入电路后电流为 所以不能正常发光。 四、解答题 15. 如图所示光屏竖直放置，一个半径为r的半圆形透明介质水平放置。一束光线由a、b两种频率的单色光组成。该光束与竖直方向成30°沿半径方向从圆周上的某点入射，此时光屏截取到三个光斑，分别位于P、Q、R位置，其中P为a光的光斑，Q为b光的光斑。若已知a光的折射率为，b光的折射率为1.5，真空中光速为c．求： （1）P、R之间的距离； （2）从光线进入介质开始计时，光线a和b到达光屏上P、Q点的时间差。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设光线a在O点折射后的折射角为 ，根据折射定律可得 其中 解得，折射角为 则 解得 根据反射定律，反射角等于入射角，为，则 解得 所以，P、R之间的距离为 【小问2详解】 光线a在介质中速度为 传播的时间为 光线a在真空中传播的路程为 传播时间为 光线a到达光屏上P点的时间为 光线b在介质中速度为 传播的时间为 设光线b在O点折射后的折射角为，则 光线b在真空中传播的路程为 传播时间为 光线b到达光屏上Q点的时间为 光线a和b到达光屏上P、Q点的时间差为 16. 如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸固定不动，A、B活塞的面积分别，，它们用一根长为、不可伸长的轻绳连接。B同时又与重物C用另一根轻绳相连，轻绳跨过两光滑定滑轮。已知A、B两活塞的质量分别为、。当活塞静止时，A、B间气体压强，A下方气体压强，A、B活塞间上、下段气柱长分别为2L、L，A下方气柱长为L，不计所有摩擦，且大气压强为标准大气压。B上方汽缸足够长。改变重物C的质量，当活塞再次静止时，A活塞上升L且与汽缸壁恰好不接触。求此时C的质量和A、B间轻绳的拉力大小。（，） 【答案】； 【解析】 【详解】依题意，汽缸导热良好，根据玻意耳定律分析活塞A下方的气体，可得 解得 同理，分析AB间气体，可得 解得 分析重物C，可得 分析活塞AB的整体，有 解得 分析活塞B，有 解得 17. 如图所示，真空中有两垂直于纸面的水平挡板，板间距离为d，长为L。一电量为，质量为m的粒子，恰从下方挡板边缘以初速度入射，入射方向在纸面内、与水平挡板的夹角。粒子每次撞击挡板时电量不变，沿挡板方向的分速度大小减为一半、方向不变：垂直于挡板方向的分速度大小也减为一半、方向反向。粒子与挡板发生第1次撞击处的右方区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场。（不计粒子重力，，） （1）若粒子始终不与下挡板碰撞，则d应满足什么条件？ （2）若，求从粒子射入挡板区域到粒子与挡板发生第三次碰撞的时间； （3）若，该粒子没有飞出板间区域，求L的取值范围。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子与上板碰后在磁场中做圆周运动，则 解得 若粒子始终不与下挡板碰撞 解得 （2）粒子在磁场中运动的周期为 从粒子射入挡板区域到粒子与挡板发生第三次碰撞的时间 （3）第一次碰撞后 同理可得，第n次碰撞后 粒子没有飞出板间区域 18. 如图甲，固定点O处悬挂长为L=3.5m的轻质细绳，末端拴接一个质量为m（未知）的小球，在O点正下方O'处固定一细钉。将细绳向左侧拉至水平位置，由静止释放小球，当细绳摆至竖直位置时，被细钉挡住，此后小球恰好能在竖直平面内做圆周运动。如图乙，O点下方的光滑水平面上放一凹槽，凹槽质量为M（未知），凹槽左右挡板内侧间的距离也为L，在凹槽右侧靠近挡板处放置一质量也为M的小物块，凹槽上表面与物块间的动摩擦因数μ=0.5。物块与凹槽一起以速度向左运动，将细绳向左侧拉至水平位置给小球一个向下的初速度当小球摆到最低点时刚好与凹槽左侧发生碰撞。小球被弹回，同时凹槽被弹回时速率为原速率的两倍。此后小球摆到O'右侧后无法做完整的圆周运动，而是在某位置脱离圆轨道做抛体运动，小球做抛体运动的轨迹与OO'所在直线交于E点（图中未画出）。已知小球与凹槽不发生二次碰撞，所有的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度求 （1）O'点到O点的距离； （2）小球和凹槽在轨道最低点相碰后，凹槽与物块达到共速时物块到右侧挡板的距离； （3）E点到圆轨道最低点的距离。 【答案】（1）2.1m （2）2.8m （3）0 【解析】 【小问1详解】 从小球静止释放到到达小圆轨道最高点过程中，由动能定理，有 小球恰能通过最高点，有 解得 所以到点的距离 【小问2详解】 物块与凹槽在相对运动过程中，由动量守恒，有 解得 由能量守恒，有 解得 所以共速时小物块到右侧挡板之间的距离为 【小问3详解】 给小球一个初速度，从开始运动到小球运动到O点正下方过程中由动能定理，有 解得 小球与凹槽碰撞过程中由动量守恒和机械能守恒，有， 解得 设小球脱离轨道时细绳与水平方向夹角为，可得 小球从最低点至脱离位置过程中由动能定理，有 联立两式解得， 之后小球做斜抛运动，在水平方向 可得 则，小球下落的高度为 所以小球恰好过圆轨道最低点，所以到最低点距离为0。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $